Radikalische Polymerisation - Mechanismus im Überblick / Kunststoffsynthese
Chemie - echt fetzig
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Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Liebe Schülerinnen und Schüler, herzlich willkommen zu einer neuen Ausgabe von Chemie echt fetzig. In diesem Video erkläre ich dir den Reaktionsmeismus der
0:12 radikalischen Polymerisation im Allgemeinen. Unter einer Polymerisation versteht man eine chemische Reaktion, bei der Monomere zu einem Polymer
0:21 reagieren. Bei der Reaktion wird die Doppelbindung des Monomers aufgelöst. Die Polymerisation ist eine sich vielfach wiederholende Reaktionsfolge.
0:30 Es bildet sich ein Makromolekül, das sogenannte Polymerisat, also das entstandene Polymer. Im Gegensatz zu anderen Kunststoffsynthesen werden bei
0:38 der radikalischen Polymerisation keine Nebenprodukte gebildet. Bei der radikalischen Polymerisation setzt man, wie der Name es schon sagt, auf
0:46 Radikale. Der Mechanismus verläuft in vier Schritten: Radikalbildung, Kettenstart, Kettenwachstum und Kettenabbruch. All das schauen wir uns
0:54 jetzt an. Das Monomer besitzt, wie gerade schon gesagt, eine Doppelbindung. Das X steht für einen variablen Rest. Es steht beispielsweise entweder für ein
1:03 Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder einen organischen Rest. Um die radikalische Polymerisation durchzuführen, müssen zunächst Radikale
1:11 gebildet werden. Oftmals nutzt man als Initiator Dibenzoöl peroxid. Die Bindung zwischen den beiden Sauerstoffatomen ist nicht besonders stabil. Licht und Wärme
1:21 hier mit einem Blitz auf dem Reaktionspfeil dargestellt sorgen dafür, dass die Bindung homolytisch aufgebrochen wird. Die Benzoylradikale,
1:30 die entstehen, sind jedoch nur ein Zwischenzustand. Sie zerfallen weiter zu Finylradikalen und Kohlenstoffdioxidmoleküle.
1:38 Diese Radikale sorgen für den Kettenstaart und damit für den Beginn der radikalischen Polymerisation. Im Chemieunterricht reicht oftmals die
1:46 Radikalbildung so darzustellen. Im folgenden arbeite ich mit dem RPKT, sodass die Darstellungen übersichtlich bleiben. Ein Radikal ist ein Atom oder
1:55 Molekülrest, das ein ungepartes Elektron besitzt. Dadurch wird es sehr reaktiv. Ein Radikal stellt man mit dem gerade schon erwähnten RP Punkt da. Der Punkt
2:04 steht für ein ungebundenes Außenelektron. Mit Hilfe des Radikals wird der Kettensstart ausgelöst. Dabei greift das Radikal die Doppelbindung des
2:12 Monomers an. Das Radikal ist aufgrund seines ungeparten Elektrons sehr reaktiv und geht bevorzugt eine Bindung ein. Ein guter Elektronenlieferant ist die
2:22 Doppelbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen des Monomers. Das Startradikal spaltet die elektronenreiche Doppelbindung zwischen
2:29 den Kohlenstoffatomen auf. Es lagert sich ans Monomer an, indem es mit einem Elektron der Doppelbindung eine neue Bindung bildet. Das Elektron bleibt als
2:37 ungepaartes Elektron zurück. Es entsteht ein längeres Radikal. Nun kommt es zum Kettenwachstum, in dem sich weitere Monomäere anlagern. Das gerade gebildete
2:46 Radikal greift die Doppelbindung eines weiteren Monomermoleküls an. Dabei bindet sich das freie Elektron des Radikals mit dem Elektron des
2:54 Kohlenstoffatoms aus der Doppelbindung. Dieses Kohlenstoffatom hat nun ein Elektron, das noch nicht gebunden ist. Die Kohlenstoffkette wächst weiter. Es
3:02 entsteht erneut ein längeres Radikal. Das Kettenwachstum führt zur Verlängerung der Radikalkette. Denn dieses Radikal trifft wieder auf ein
3:11 weiteres Monomermolekül. Auch hier bindet sich das freie Elektron des Radikals mit einem Elektron des Kohlenstoffatoms aus der Doppelbindung.
3:19 Es bildet sich wieder ein längeres Radikal. Dieser Schritt wiederholt sich immer wieder. Solange reaktionsfähige Radikale vorhanden sind, wächst die
3:28 Kette kontinuierlich weiter. Irgendwann ist das Molekül so riesig, dass man es mit Hilfe der Repetiereinheit darstellt. Repetiereinheiten bezeichnen die sich im
3:37 Makromolekül wiederholenden Moleküleinheiten. Die Repetierinheit wird jeweils in eckigen Klammern angegeben. Der Index klein n ist die
3:45 Wiederholungsanzahl, also eine Zahl, die meist im vier bis fünfstelligen Bereich liegt. Treffen zwei Radikale aufeinander, kommt es zum Kettenabbruch.
3:54 die beiden freien Elektronen der Radikale rekombinieren, indem sie jeweils mit ihrem ungeparten Elektron ein bindendes Elektronenpaar bilden.
4:02 Hierbei werden also die Radikale vernichtet. Zusammenfassend halte ich fest, dass mit Hilfe der radikalischen Polymerisation aus vielen
4:10 Monomermolekülen ein Polymer gebildet werden kann. Das Initiatorradikal löst die Kettenreaktion aus. Durch das Kettenwachstum wird die
4:18 Kohlenstoffatomkette immer länger und schlussendlich die Radikalkette immer länger. Wenn zwei Radikale zusammenstoßen, rekombinieren sie, indem
4:26 sie eine Elektronenpaarbindung ausbilden. Sei auch nächstes Mal wieder dabei, wenn es heißt Chemie echt fetzig. M.