Bei der Polykondensation steigt die Molmasse mit dem Umsatz. Bei der radikalischen Polymerisation ist das genau umgekehrt: Hochmolekulares Polymer liegt schon bei einem Prozent Umsatz vor. Wer diesen einen Unterschied erklären kann, hat den Reaktionstyp verstanden — und genau daran scheitern die meisten Darstellungen.
13 Seiten für die Qualifikationsphase: der Mechanismus in vier Schritten mit eigenen Strukturformelgrafiken, Kettenübertragung und Geleffekt, Ketten- gegen Stufenwachstum in einer Tabelle, vier Übungsseiten, eine Klausuraufgabe über 30 Bewertungseinheiten und ein vollständiger Erwartungshorizont.
Was belegt ist und was nicht — beim Mechanismus ist die Lage klar, bei den Zahlen dahinter wird es interessant
Der Mechanismus in vier Schritten: Zerfall des Initiators, Startreaktion, Kettenwachstum, Kettenabbruch auf zwei Wegen — jeder Schritt als eigene Grafik mit Fischhaken
Kettenübertragung und Geleffekt: der Rückbiss über den Sechsring, die Regler, und warum die Reaktion sich selbst beschleunigt
Ketten- gegen Stufenwachstum: eine Tabelle mit sechs Kriterien, dazu vier technische Beispiele mit Bedingungen und Produktionsmengen
Mechanismus lesen: drei Pfeilbilder, Produkt gesucht — Peroxidzerfall, Startreaktion an Styrol, Treffen zweier Makroradikale
Mechanismus beschreiben: Polystyrol auf drei Anforderungsstufen
Transfer: der Geleffekt — anderes Phänomen, gleicher Denkweg, mit Umsatzdiagramm
Zuordnen und rechnen: acht Reaktionen, drei Spalten, zwei Streitfälle und zwei Rechnungen
Klausuraufgabe zum Acrylglas aus der Gießzelle: zwei Materialien, fünf Teilaufgaben, 30 Bewertungseinheiten
Lösungen zu allen Übungsseiten und vollständiger Erwartungshorizont
Quellenseite mit den IUPAC-Definitionen und allen Messwerten
Es räumt mit dem häufigsten Irrtum auf. In vielen Darstellungen steht sinngemäß, der Polymerisationsgrad steige mit dem Umsatz. Für die Kettenpolymerisation ist das falsch. Eine einzelne Kette wächst in 0,1 bis 10 Sekunden von der Startreaktion bis zum Abbruch und ist dann fertig; im Kolben liegen nur Monomer und fertiges Polymer vor. Der Umsatz sagt, wie viel Polymer da ist, nicht wie lang die Ketten sind. Eine eigene Tabellenseite stellt das der Polykondensation gegenüber.
Es erklärt, warum überhaupt gewachsen wird. Die Abbruchkonstante ist rund hunderttausendmal größer als die Wachstumskonstante. Trotzdem wachsen die Ketten — weil Monomer mit 1 bis 10 Mol pro Liter vorliegt, wachsende Radikale aber nur mit 10 hoch minus 8. Verglichen werden müssen die Geschwindigkeiten, nicht die Geschwindigkeitskonstanten. Genau hier scheitern Lernende, und genau hier lohnt eine Rechnung an der Tafel.
Die Zahlen sind geprüft. Für die Wachstumskonstante von Styrol steht in älteren Tabellen 165 Liter pro Mol und Sekunde. Dieser Wert stammt aus der Rotating-Sector-Methode und ist durch Pulslaser-Messungen widerlegt; der von der IUPAC bewertete Benchmark ergibt rund 341. Auch die Abbruchverhältnisse sind aktualisiert: Polystyrylradikale rekombinieren zu 85 Prozent, Radikale des Methylmethacrylats disproportionieren zu 73 Prozent — gemessen an strukturell definierten Modellradikalen.
Kettenübertragung und Geleffekt kommen vor. Ohne sie ist weder die Verzweigung des LDPE erklärbar noch die Molmassenverteilung, noch warum bei PVC die Molmasse über die Temperatur eingestellt wird und nicht über die Initiatormenge. Der Rückbiss ist als eigene Grafik gezeichnet, mit dem sechsgliedrigen Übergangszustand und allen drei Fischhaken.
Es benutzt die aktuellen Begriffe. Nach IUPAC heißt der Typ chain polymerization; von „step-growth polymerization" wird ausdrücklich abgeraten, ebenso von „controlled" oder „living radical polymerization" — korrekt ist reversible-deactivation radical polymerization. Und der Polydispersitätsindex heißt heute Dispersität.
PDF, DIN A4 Hochformat, 13 Seiten, einseitig zu drucken. Zwei Dateien: eine farbige Fassung und eine eigene Schwarzweiß-Fassung für den Kopierer.
Drucke ohne Skalierung, also mit der Einstellung „tatsächliche Größe". Die vier Übungsseiten und die Klausuraufgabe sind als Kopiervorlagen gesetzt.
Teil A liest du einmal. Teil B und C druckst du so oft, wie du sie brauchst.
Chemie in der Qualifikationsphase, Grund- und Leistungskurs. Das Thema gehört bundesweit in die makromolekulare Chemie der Oberstufe; die Aufgaben sind an den Anforderungsbereichen I bis III ausgerichtet und in der Klausuraufgabe mit Bewertungseinheiten hinterlegt.
Als Einstieg in eine Kunststoffreihe funktioniert das Heft besonders gut, weil der Pfeilformalismus hier am einfachsten ist: nur Fischhaken, keine Ladungen. Die Vergleichstabelle auf Seite 6 eignet sich auch losgelöst vom Rest, als Wiederholung vor dem Abitur.
Auch geeignet für Lehrkräfte im Vorbereitungsdienst, für Quereinsteigende und für den Studieneingangsbereich.
Arbeitshilfe, kein Programm mit nachgewiesener Wirkung. Zu Schülervorstellungen bei Polymeren und bei Radikalen gibt es keine empirische Studie — weder deutsch- noch englischsprachig. Was in Praxisartikeln dazu steht, ist Lehrererfahrung ohne Studienbeleg, und dieses Heft behauptet dazu nichts.
Reaktionsbedingungen sind Industrieangaben und schwanken je nach Verfahren. Wo Quellen auseinandergehen — etwa bei der Ceiling-Temperatur von Styrol oder bei den Halbwertszeiten des Kaliumperoxodisulfats — steht die Spanne im Material, zusammen mit dem Grund für die Abweichung.
Alle Strukturformeln, Mechanismuspfeile und Rahmen sind eigene SVG-Zeichnungen. Freie Elektronenpaare stehen als Striche, Punkte sind den Radikalen vorbehalten. Schriften unter SIL Open Font License.
Der Kauf berechtigt zum Einsatz im eigenen Unterricht und an der eigenen Schule. Weitergabe außerhalb der Schule oder Veröffentlichung im Netz ist nicht gestattet.
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