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Chemie

Makromoleküle: aus Monomeren werden Polymere

Kunststoffe bestehen aus sehr langen Molekülen. Sie entstehen, wenn viele kleine Moleküle sich verknüpfen.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich erkläre die Begriffe Monomer, Polymer und Makromolekül.
  • Ich beschreibe, wie aus Ethen Polyethylen entsteht.
  • Ich unterscheide Polymerisation und Polykondensation.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Kunststoffe im Alltag: Eigenschaften und Verwendung

Ein Molekül mit sehr vielen Atomen heißt Makromolekül. Kunststoffe bestehen aus solchen Riesenmolekülen. Sie entstehen aus kleinen Bausteinen. Der kleine Baustein heißt Monomer, das große Molekül Polymer. Beispiel: Ethen. Seine Summenformel ist C₂H₄, die Strukturformel H₂C=CH₂. Zwischen den Kohlenstoffatomen steht eine Doppelbindung. Bei der Reaktion öffnet sich jede Doppelbindung. Die Monomere verknüpfen sich zu einer langen Kette: –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–… So entsteht Polyethylen. Diese Reaktion heißt Polymerisation. Dabei wird nichts abgespalten. Man schreibt: n H₂C=CH₂ → (–CH₂–CH₂–)ₙ. Das n steht für eine sehr große Zahl, oft mehrere Tausend. Es gibt noch einen zweiten Weg: die Polykondensation. Hier verknüpfen sich meist zwei verschiedene Monomere. Bei jeder Verknüpfung wird ein kleines Molekül abgespalten, meist Wasser. So entsteht zum Beispiel PET. Als Modell dient eine Kette aus Büroklammern: Jede Klammer ist ein Monomer, die Kette das Polymer.

Aus Monomeren werden Polymere.
MonomerPolymerReaktion
Ethen (C₂H₄)Polyethylen (PE)Polymerisation
Propen (C₃H₆)Polypropylen (PP)Polymerisation
Chlorethen (Vinylchlorid)Polyvinylchlorid (PVC)Polymerisation
Dicarbonsäure und DiolPolyester (z. B. PET)Polykondensation

Wie groß ist ein Polyethylen-Molekül?

  1. Ein Ethen-Molekül C₂H₄ hat 2 C-Atome und 4 H-Atome.
  2. Die Kette besteht aus 1000 Ethen-Einheiten.
  3. C-Atome: 2 · 1000 = 2000.
  4. H-Atome: 4 · 1000 = 4000.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Klein: Monomer.

Viele verbunden: Polymer.

Polymerisation: nichts geht verloren.

Ein Beispiel

Beispiel

Eine Kette aus Büroklammern: Eine einzelne Klammer ist ein Monomer. Die ganze Kette ist das Polymer.

Schritt für Schritt

Wir schreiben die Reaktion für Polyethylen auf

  1. Das Monomer ist Ethen, H₂C=CH₂.
  2. Die Doppelbindung öffnet sich.
  3. Viele Monomere verbinden sich: n H₂C=CH₂ → (–CH₂–CH₂–)ₙ.
  4. Es entsteht Polyethylen.

Mit einem Bild erklärt

SchrittWas geschieht
1Monomere mit Doppelbindung liegen vor
2Doppelbindungen öffnen sich
3Monomere verknüpfen sich zur Kette

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Eine Polyethylen-Kette besteht aus 500 Ethen-Einheiten. Wie viele Kohlenstoffatome hat sie?

Zeig mir den ersten Schritt

Jedes Ethen-Molekül hat 2 C-Atome.

Lösung ansehen

Lösung: 1000

2 · 500 = 1000 C-Atome.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie viele Wasserstoffatome hat die Kette aus 500 Ethen-Einheiten?

Zeig mir den ersten Schritt

Jedes Ethen-Molekül hat 4 H-Atome.

Lösung ansehen

Lösung: 2000

4 · 500 = 2000 H-Atome.

Tipp: Bei der Polymerisation werden die Monomere ohne Abspaltung aneinandergereiht. Multipliziere die Atome eines Bausteins mit der Zahl der Bausteine.

Merksatz: Monomer: kleiner Baustein. Polymer: Makromolekül aus vielen Monomeren. Polymerisation: Doppelbindungen öffnen sich, nichts wird abgespalten. Polykondensation: kleine Moleküle wie Wasser werden abgespalten.

Typischer Fehler: Viele denken, ein Polymer sei ein Gemisch vieler einzelner Ethen-Moleküle. In Wirklichkeit sind die Bausteine fest verbunden.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie nennt man den kleinen Baustein eines Kunststoffs?
Lösung ansehen

Lösung: Monomer

Frage 2 Bei der Polymerisation von Ethen wird Wasser abgespalten.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Welche Besonderheit hat das Ethen-Molekül?
Lösung ansehen

Lösung: Es hat eine Doppelbindung zwischen den C-Atomen.

Frage 4 Ein Ethen-Molekül hat 2 C-Atome. Wie viele C-Atome haben 3 verknüpfte Ethen-Einheiten?

Zeig mir den ersten Schritt

Multipliziere 2 mit 3.

Lösung ansehen

Lösung: 6

2 · 3 = 6.

Frage 5 Was passiert bei einer Polykondensation?
Lösung ansehen

Lösung: Bei jeder Verknüpfung wird ein kleines Molekül abgespalten.

Geschafft

Kunststoffe bestehen aus Makromolekülen. Diese entstehen durch Polymerisation oder Polykondensation aus Monomeren.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Kunststoffe: Makromoleküle in Alltag und Technik

Kurz erklärt, 40 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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