Kunststoff - jetzt und morgen

Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr weg zu denken, mittlerweile ist fast alles in unserer Umgebung komplett oder teilweise aus Kunststoffen, oder aber mit ihnen beschichtet. Umgangssprachlich nennt man sie auch Plastik.

Zuerst muss man nun aber einmal klarstellen, was ein Kunststoff genau ist. Kunststoffe sind in der Chemie organische Polymere und werden synthetisch aus Monomeren hergestellt. Monomere sind kleine, im Gegensatz zum Kunststoff, organische Moleküle; sie sind eine kleine sich immer wiederholende Einheit im einem Polymer. Bei dem Kunststoff Polyethylen ist das Monomer somit Ethen. Der Aufbau eines dieser Polymere kann sowohl linear als auch verzweigt sein, zusätzlich auch aus verschiedenen Monomereinheiten bestehen, somit muss ein Polymer keinen einheitlichen Aufbau haben. Denn zum einen sind die verzweigten oder linearen Ketten sehr eigenschaftsbestimmend,aber auch zum anderen die Wahl des beziehungsweise der Monomer können sehr verschiedene Polymere erzeugen. Ein Kunststoff ist auch immer ein Gemisch, denn die einzelnen Polymerstränge sind nicht eindeutig synthesierbar, so hat man immer unterschiedliche Polymere, die sich insbesondere durch ihre Kettenlänge unterscheiden, dies wird zwar schon mit der Entwicklung verschiedener optimierter Katalysatoren, vor allem auf Kupferbasis, versucht einzugrenzen, aber dennoch ist es nicht zu schaffen, dass man sagen kann, dass sich die Polymerstänge dieses Kunststoffes alle aus 10.000 Monomereinheiten zusammensetzen. Sondern es ist immer ein Bereich, wie 7.500-12.000 Monomereinheiten pro Polymerstang. In der Chemie wird es nicht in Monomereiheiten angegeben, sondern in der molaren Masse der einzelnen Moleküle, dass heißt der Polymersträge, denn diese sind ein einzelnes Molekül. Somit wäre die Angabe also für ein beispielhaftes Polymer 500.000 g/mol mit einer Abweichung von +/- 5%.

Kunststoffe zeichnen sich durch ihre besonderen Eigenschaften auf und setzten sich so immer mehr gegenüber anderen Werkstoffen durch, solange es die Bedingungen zulassen. Ihre besonderen technischen Eigenschaften sind ihre Formbarkeit und Bruchfestigkeit, ihre Härte und ihre gleichzeitige Elastizität und auch ihr chemische Beständigkeit. Doch durch die Wahl der Polymere und der Katalysatoren, aber auch durch Synthesebedingungen, kann man viele verschiedene Kunststoffe mit den unterschiedlichsten Eigenschaften in der Chemie herstellen.

Die Synthese von Polymeren kann über drei verschiedene Wege erfolgen. Der Polymerisation, die unterteilt werden kann in die radikalische Polymerisation, die wie ihr Name schon sagt radikalisch verläuft, dabei weist das Monomer eine Mehrfachbindung auf und man benötigt auf einen Radikalstarter, daneben gibt es die kationische und anionische Polymerisation, die über geladene Zwischenstufen verlaufen. Als weiter Möglichkeit gibt es die Polyaddition, eine Form der Polymerbildung die über die nukleophile Addition von Monomeren zum Polymer führt und zuletzt noch die Polykondensation, dabei reagieren zwei Moleküle unter Abspaltung eines kleine Moleküls, wie Wasser, zu einem größeren.

Heutzutage werden die meisten Monomer aus Erdöl gewonnen, nämlich durch das Cracken von Naphtha, einer Fraktion der Destillation von Erdöl in der Chemie. Gerade bei der heutigen Problematik wird deshalb versucht an Alternativen zu suchen. Es gibt auch ganz natürliche Polymere wie Stärke oder Cellulose, nach diesen Vorbildern werden neue Polymere in der Chemie designet, wie Polylactid, das Polymer der Milchsäure. Diese Kunststoffe können nämlich wieder abgebaut werden und sind keine so große Belastung wie ihre nicht verrottenden Erdölgeschwister.


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