CH8: Kunststoffe: Grundlagen
Prof. Marvin Haar: Spaß mit Mathematik und Chemie
https://www.youtube.com/watch?v=0C3JgHpHKPI

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 willkommen zu diesem Video zur Chemie dieses Mal geht es um das Thema Kunststoffe nämlich wir schauen uns dieses Mal an was so die grundlegenden
0:08 Begriffe sind die man zum Thema Kunststoffe aus chemischer Sicht kennen sollte und wir werden dabei feststellen dass das die Begriffe Monomer für so
0:17 einen einzelbaustein und der Begriff Polymer für einen für viele miteinander verbundene Einzelbausteine sind des Weiteren werden wir ein etwas
0:29 Alltagswissen auffrischen nämlich warum vielleicht das Wort Polyester doch nicht ganz so ausgesprochen werden sollte wie wir das umgangssprachlich mit Polyester
0:41 tun gut zu den Basics was muss man wissen aus chemische Sicht über das Thema Kunststoffe prinzipiell ist es so dass
0:52 die Herstellung von Kunststoffen aus Materialien geschieht die irgendwo in der Natur zu finden sein müssen andere chemische Bausteine haben
1:05 wir ja sowieso nicht zur Verfügung das können damit einerseits irgendwelche fossilen Rohstoffe sein so wie Erdöl und Erdgas oder deren zersetzungs- und
1:13 Verarbeitungsprodukte zum Beispiel im Laufe von Tracking Prozessen einerseits andererseits kann das natürlich auch direkt Biomasse sein dann hat es eher so
1:24 einen biologischen Hauch das heißt das können dann Pflanzenfasern sein aber das können natürlich auch Kartoffeln oder so stärkehältige Bestandteile sein das
1:33 heißt das dient als Rohstoff für meine Kunststoffe und weder aber das war Kunststoff schon sagt muss dann noch einen chemische Umwandlung passiert die
1:41 hier aus Gasen oder Flüssigkeiten das übliche Plastik dass wir so kennen und eben mit Plastik umgangssprachlich bezeichnen statt Fach Chinesisch
1:51 Kunststoff eben machen ja welche Atomsorten kommen damit in Kunststoffen prinzipiell vor so wie in fossilen Rohstoffen hauptsächlich oder sehr oft
2:01 Kohlenstoff und Wasserstoffatome Kohlenstoffatome eigentlich immer weil die sehr gute chemische Bindungseigenschaften mit den vier
2:08 Bindungen haben oft je nach kunststoffsorte kommen dann auch noch Sauerstoff oder Stickstoffatome dazu und bei bestellen speziellen Kunststoffen
2:18 für bestimmte Folien sowie PVC Folien vielleicht kennt man den Begriff oder auch irgendwelche Flammschutz resistenten Kunststoffe können dann auch
2:27 noch früher Atome mit dazu kommen etwas anders aufgebaut sind Stoffe die man aus dem Alltag als Silikone kennt zum Beispiel zum Abdichten von
2:37 irgendwelchen Duschen Fliesen und so weiter diese haben bestimmte Kohlenstoffatome durch Siliziumatome ersetzt daher also
2:46 Silikone wobei das eher sein umgangssprachlicher Name ist und weniger Fachchinesisch ja so viel also zum inneren Aufbau die Frage ist jetzt was
2:56 ist das besondere an den Kunststoffen die Besonderheit ist dass Kunststoffe wie wir sie eben hier haben egal ob jetzt transparent oder nicht im
3:05 Vergleich nicht aus sehr kleinen Molekülen bestehen sondern aus extrem großen Molekülen und mit extrem groß meine ich tatsächlich sehr groß das
3:15 heißt wir haben hier nicht so ein Mini bbh2o-molekül mit insgesamt drei Atomen sondern wir haben hier wirklich Moleküle die 1000 oder bis zu 100.000 Atome pro
3:25 Moleküle haben das heißt wenn man sich hier ein Molekül drinnen vorstellt ist das also nicht so ein klitze kleines Pünktchen sondern das ist tatsächlich
3:33 ein meistens als langer Faden vorgestellt also ein Geflecht eher aus sehr großen meistens fadenförmigen Molekülen
3:45 ja insgesamt damit man dann natürlich so ein Gesamt makroskopisches Gefäß zusammenbekommt brauche ich dann natürlich auch wieder Milliarden
3:53 Moleküle sonst komme ich nicht auf diese Größen Maske aber im Vergleich zu den bisherigen Stoffen die wir kennengelernt haben auch wie CH4 oder die Bestandteile
4:03 im Benzin sind die Moleküle in diesen Kunststoffen im Plastik also sehr viel größer ja prinzipiell wie kommt man jetzt zur Herstellung so eines
4:13 Kunststoffes ich habe oben schon gesagt dass man diese fossilen Rohstoffe oder Zersetzungsprodukte verwenden kann um daraus Kunststoffe zu machen und die
4:22 allgemeine Logik ist jetzt die dass man eben bestimmte chemische reaktionsfähige kleine Bausteine braucht die man jetzt
4:31 zu diesen großen Molekülen verbinden kann dieser einzelbaustein nennt sich Mono mehr für eins mehr ist das griechische Wort für teil und sagt eben
4:43 dass ich Einzelteile brauche die ich dann chemisch gesehen in ein Gefäß gebe oder eben in ja üblicherweise ein Gefäß oder in eine große herstellungsanlage
4:56 und diese dann zusammenbringe das heißt ich werfe anschaulich gesprochen viele Monomere auf einen Haufen diese monomermoleküle sind im Allgemeinen
5:06 tatsächlich sehr klein da ich kann Ihnen vielleicht sechs bis insgesamt 20 Atome haben man muss sich jetzt natürlich auch vorstellen damit ich dann insgesamt auf
5:14 so 1000 Atome pro gesamtmolekül bekomme muss ich also in dem Fall was brauchen wir 500 verdammt 50 von den großen zusammenbauen
5:29 rechnen müssen können ja 50 von den großen zusammenbauen das heißt es muss jetzt chemisch einen Prozess geben der es ermöglicht dass man solche Monomere
5:38 zusammenbaut und der Fachbegriff dafür dieses Zusammenhängen dieser Monomere ist Polymerisation und das Besondere hier eben daran ist dass diese
5:48 Einzelbauteile Schritt für Schritt aneinandergehängt werden sehr oft sind Katalysatoren dafür notwendig die man mühsam forschen muss und entdecken muss
5:58 sehr oft gehen und regelpreise in diese Kategorie hinein und dadurch wird es eben ermöglicht so wie das aneinanderhängen von Eisenbahnen Waggons
6:06 aus Einzelteilen einen sehr großes Molekül zu erzeugen Fachbegriff ist dieses Prozesses Polymerisation also viel teilbildung
6:17 das Ergebnis dass man daraus erhält dass nennt sich dann Polymer und muss man sich wirklich so vorstellen dass ich hier mit der Hilfe einer chemischen
6:26 Reaktion diese ersten beiden Bausteine verbindet dann geht die Reaktion weiter verbindet die nächsten Bausteine und so weiter und Besonderheit ist eben dass
6:35 diese Bindungen die hier entstehen echte Bindungen sind so wie wir sie bisher hatten also tatsächlich Elektronenpaarbindungen und die Frage
6:44 ist jetzt wie kommen solche Elektronenpaarbindungen Zustande wir haben schon ein Beispiel kennengelernt wo wir Teile zu
6:52 einem anderen Molekül drauf bauen können ein Beispiel wäre dafür die Additionsreaktion das heißt das wäre eine Möglichkeit wenn diese Monomere
7:01 Doppelbindungen haben kann ich durch die additionär Dinge drauf bauen auf das Molekül das ist eine Geschichte oder eine andere Reaktion die wir
7:09 kennengelernt haben war die Veresterung die Esterbindung hat ja gesagt dass sich einen Alkohol wenn ich hier herüben also irgendwo einen Alkohol habe was auch
7:20 immer hier daran hängt zusammen mit der Carbonsäure die hier dargestellt ist was immer auch hier daran hängt verbinden kann in dem sich
7:31 hier Wasser abspaltet und stattdessen dann das Ganze eben verbunden hat das Sauerstoff vom Alkohol hängt sich an das Kohlenstoff der
7:40 Carbonsäure und das Ganze ist damit verbunden das heißt für solche zwei Bauteile ist die Esterbindung eine Möglichkeit wie man das zusammenbauen
7:50 kann ja und damit kommt man eigentlich schon zum Namen wenn wir jetzt eben sowohl hier als auch hier als auch hier jeweils
8:01 so eine Esther Bindung hatten und das zusammen zu bauen dann habe ich viele Esterbindungen und damit ist das griechische Wort Poly für viel und
8:11 Esther für die Bindung schon zusammengebaut das heißt Polyester ist also ein chemischer Stoff der mit Hilfe von vielen Esterbindungen
8:21 hier hier und so weiter zusammengebaut wurde das heißt es heißt nicht Polyester sondern man muss sie sprechen Pole und dann Bindestrich Ester also ein Polymer
8:33 aus vielen Esterbindungen damit haben wir so eine unmittelbare Alltagsrelevanz dieser Esther Bindung kennengelernt Polyester
8:43 im Polyester ist trotzdem noch ein Überbegriff das heißt wenn bei einem Kleidungsstück hinten am Etikett draufsteht wir haben es handelt sich um
8:52 Polyester dann ist das noch nicht ganz genau gesagt was das chemisch ist aber es sagt einfach den chemischen Verbindungstyp wie diese Monomere
9:00 zusammengebaut wurden ja ich hoffe dass damit so ein grundüberblick über die Kunststoff herum ist dabei geht eben klar wurde das heißt
9:09 es wird es wird bei der Herstellung aus vielen sehr kleinen Molekülen sehr sehr große Moleküle zusammengebaut und eine Möglichkeit um das zusammenzubauen ist
9:19 eben die Additionsreaktion eine andere Möglichkeit ist der ist die Veresterung und das Ergebnis nennt sich dann bei der Veresterung als Überbegriff Polyester
9:29 ein Polyester Kunststoff