a) radikalische Polymerisation

Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

Grundlagen in den Lehrplänen den Jgst. 8-11

• C_NTG 10.1 Kohlenwasserstoffe: Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe: homologe Reihen der Alkene; Bedeutung in Natur, Alltag und Technik: Alkene vom Monomer zum Polymer (Additum)
• C 10.4 Reaktionsverhalten organischer Verbindungen: Kohlenwasserstoffe: Vergleich der Halogenierung von Alkanen und Alkenen

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

• Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation: Startreaktion, Kettenreaktion, Kettenabbruch
• Einfluss der Reaktionsbedingungen auf die Kettenlänge: Temperatur, Konzentration des Radikalstarters, Radikalfänger
• häufig verwendete Polymere und deren Einsatzmöglichkeiten: z. B. PE, PP, PS, PVC, PTFE, PMMA
• Hinweis auf Copolymerisate: z. B. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), Verwendung bei hochwertigem Kunststoffspielzeug
• Ableitung des Monomers aus der Repetiereinheit und umgekehrt

Vorschläge für Experimente

• Synthese von Polystyrol durch radikalische Polymerisation
• Aufschäumen von Polystyrol-Granulat --> Styropor®
• Herstellung von „Plexiglas“
  

b) Polykondensation

Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

Grundlagen in den Lehrplänen der Jgst. 8-11

• C_NTG 10.2 und C 10.4: Veresterung als reversible Reaktion
• C_NTG 10.3 und C 10.4: Peptidbindung
  

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

• Prinzip: Makromolekülbildung durch kovalente Verknüpfung unter Abspaltung kleiner Moleküle wie z. B. Wasser
• bifunktionelle Monomere -->  lineare Makromoleküle,
• bifunktionelle mit trifunktionellen Monomeren --> vernetzte Makromoleküle
• Ableitung der Monomere aus der Repetiereinheit und umgekehrt
• Polyester:
  
  • Synthese von Polyestern als Reaktion von Diolen/Triolen mit Disäuren/Trisäuren oder Hydroxycarbonsäuren untereinander
  • Der genaue Mechanismus der Veresterung ist nicht gefordert: Erklärung als nukleophiler Angriff der Hydroxy-Gruppe am positiv partialgeladenen Carboxy-Kohlenstoffatom-Atom
  • häufig verwendete Polyester und deren Einsatzmöglichkeiten: z. B. PET, Polymilchsäure (PLA; med. Nahtmaterial, biologisch abbaubare Verpackung), PHB (biologisch abbaubare Verpackung)
    
• Polyamide:
  
  • Synthese von Polyamiden als Reaktion von Diaminen/Triaminen mit Disäuren/Trisäuren oder Aminocarbonsäuren untereinander
  • Der genaue Mechanismus der Amidbildung ist nicht gefordert: Erklärung als nukleophilen Angriff der Amino-Gruppe am positiv partialgeladenen Carboxy-Kohlenstoffatom-Atom
  • häufig verwendete Polyamide und deren Einsatzmöglichkeiten: Nylon (1,6-Diaminohexan + 1,6-Hexandisäure), Perlon (ε-Caprolactam bzw. 6-Aminohexansäure)
    
• keine Phenoplaste und Aminoplaste
  

Vorschläge für Experimente

• Polykondensation mit Milchsäure
• Polyester aus Citronensäure und Glycerin
• Nylondarstellung
  

 c) Polyaddition

Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

Grundlagen in den Lehrplänen der Jgst. 8-11

• C_NTG 10.2 Reaktion zwischen nukleophilen und elektrophilen Teilchen
• C 10.4 Reaktionsverhalten organischer Verbindungen: Sauerstoffhaltige organische Verbindungen: Kohlenhydrate als mehrfunktionelle Verbindungen: Ringschluss der Glucose
  Der Begriff „nukleophile Addition“ ist nur im Lehrplan des NTG enthalten.
  

 Vorschläge zu Inhalten und Niveau

• Prinzip: Makromolekülbildung durch kovalente Verknüpfung von Monomeren ohne Abspaltung weiterer Moleküle
• Synthese von Polyurethanen als Reaktion von Diisocyanten/Triisocyanaten mit Diolen/Triolen
• genauer Mechanismus ist nicht gefordert: Erklärung der Reaktion als nukleophiler Angriff der Hydroxy-Gruppe am positiv partialgeladenen Isocyanat-Kohlenstoff-Atom
• Schäumung durch Reaktion der Isocyanatgruppe mit Spuren von Wasser: O=C=N-R-N=C=O + H₂O → O=C=N-R-NH₂ + CO₂
• Beispiele: Bauschaum, Kunststoffbahnen in Sportstadien, Lacke
  

 Vorschläge für Experimente

• Polyurethanschaum