95➔ Exkurs C H H C H H + C H H C H H Ethen-Molekül Monomer Ethen-Molekül Monomer H H C H H C H H C H H C Polyethen-Molekül-Ausschnitt Polymer B5 In einer mit Teflon beschichteten Pfanne bleibt das Ei nicht „kleben“! Vom Monomer zum Polymer Aus dem gasförmigen Stoff Ethen lässt sich durch eine chemische Reaktion Polyethen (vgl. S. 89) (technische Bezeichnung: Polyethylen) herstellen, ein fester Stoff mit interessanten Werkstoffeigenschaften. Man kann ihn zu hauchdünnen Folien walzen (B4), zu reißfesten Fäden ziehen und in Formteile gießen. So vielfältig wie die Verarbeitung ist, so zahlreich sind auch die Einsatzmöglichkeiten dieses Stoffes. Bei der Herstellung von Polyethen verbinden sich Tausende von EthenMolekülen in Gegenwart eines Katalysators zu kettenförmig gebauten Riesenmolekülen, Makromolekülen. Wie geschieht dies? Die Doppelbindung im Ethen-Molekül ermöglicht diese „Verkettungsreaktion“! Die Ethen-Moleküle sind die Einzelbausteine, die Monomere1, für die Makromoleküle, die Polymere2. Polymere entstehen, wenn viele Monomere miteinander reagieren (B2). Bei der Synthese von Polyethen-Molekülen kommt nur ein Monomer-Typ zum Einsatz, das Ethen-Molekül. Dennoch begegnet uns Polyethen PE im Alltag sowohl als PE-LD als auch als PE-HD. Diese Stoffe werden aus demselben Monomer, aber unter unterschiedlichen Reaktionsbedingungen hergestellt. PE-LD (Polyethen, low densitiy3) hat mit r = 0,91–0,94 g/cm3 eine geringere Dichte als PE-HD (Polyethen, high densitiy) mit r = 0,94–0,97 g/cm3. Wie dem Reaktionsschema entnommen werden kann, werden bei der Reaktion zu Polyethen viele Ethen-Moleküle aneinander „addiert“. Dabei werden die Doppelbindungen gespalten und neue Bindungen zwischen den Ethen-Molekülen geknüpft. Diese Reaktion führt zu dem Polymer, der Reaktionstyp wird deshalb als Polymerisation bezeichnet. Eine Polymerisation ist eine chemische Reaktion, bei der viele kleine, ungesättigte Moleküle (Monomere) unter Aufspaltung der Doppelbindung zu großen Molekülen (Polymeren) reagieren. Mit Polymerisationsreaktionen lassen sich aus anderen Alken-Molekülen als Monomere auch andere Polymere herstellen, z.B. aus Propen Polypropen. Die Palette an Polymerbzw. Kunststoffprodukten ist aber noch viel größer, da als Monomere für die Synthese wichtiger Polymere auch Derivate (Abkömmlinge) von Alkenen (z. B. von Ethen) eingesetzt werden können. Als Beispiele seien Polyvinylchlorid PVC und Polytetrafluo r ethen PTFE (Teflon, B5) genannt. Insgesamt werden jährlich ca. 100 Mio t der Werkstoffe PE, PP und PVC benötigt (B3). B4 Folie aus Polyethen Polyethen 33% Polyvinylchlorid 19% Polypropylen 19% andere Polymere 21% Polystyrol 8% B3 Prozentualer Anteil der verschiedenen „Kunststoffklassen“ an der Gesamtproduktion (weltweit insgesamt: 126 Mio t/ Jahr) 1 von monos (griech.) = allein, einzeln und meros (griech.) = Teil; 2 von polys (griech.) = viel und meros (griech.) = Teil; 3 low (engl.) = niedrig; density (engl.) = Dichte EX K U R S N u r zu P rü fz w c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s