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Vergleich: Silicone & Kunststoffe

Vom Öl zum Kunststoff - vom Sand zum Silicon

Vergleich der Herstellung von Siliconen und Kunststoffen

Schema angelehnt an „Kunststoffe – Werkstoffe unserer Zeit“ (2018, S. 36, Arbeitsgemeinschaft Dt. Kunststoffindustrie)

Alle kohlenstoffbasierten Kunststoffe haben eine Gemeinsamkeit:
Sie sind Makromoleküle mit einem Gerüst aus C-Atomen. Ursprung der Monomere ist meist Erdöl.

Auch alle Silicone haben eine Gemeinsamkeit:
Sie besitzen ein Siloxangerüst. Es besteht aus einer Kette von Silicium- und Sauerstoff-Atomen.
Dieses Si-O-Si-Rückgrat ist für viele Eigenschaften der Silicone verantwortlich.

Erklärfilme: Einteilung der Kunststoffe und Silicone

Schmematische Darstellung der Moleküle eines Thermoplasten

Thermoplast, Duroplast, Elastomer

Wieso schmilzt eine PET-Flasche, ein Silicon aber nicht? - Ein Blick auf die chemische Struktur erklärt die Unterschiede. Außerdem zeigt der Erklärfilm die Einteilung in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Erklärfilm: Thermoplast, Duroplast, Elastomer
Die Bindungsenergie zwischen den C-C-Atomen in Polyethylen beträgt 346 kJ/mol. Die Bindungsenergie zwischen den Si-Atomen und O-Atomen im Rückgrat der Silicone beträgt 445 kJ/mol, also 99 kJ mehr.

Bindungslänge,-winkel &-energie

Warum haben Silicone andere Eigenschaften als kohlenstoffbasierte Kunststoffe? Der Erklärfilm vergleicht die Bindungslängen, -winkel und energie bei Polyethylen und Silicon.

Erklärfilm: Bindungswinkel & Co (Silicon und PE)
Formel eines Siliconöls

Synthese von Siliconen & Kunststoffen

Kettenpolymerisation, Polykondensation und Polyaddition sind die wichtigsten Synthesewege für kohlenstoffbasierte Kunststoffe. Dieses Kapitel zeigt, welche Synthesen für die Silicone wichtig sind und wie sie ablaufen.

Formeln: Synthese von Silicon & Kunststoff

Silicone & Kunststoffe mit Experimenten vergleichen:

Die CHEM2DO®-Schulversuche thematisieren:

  • Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen
    Zusammenhang zwischen Atombau, chemischer Bindung, Stoffeigenschaften und chemischen Reaktionen
  • Klassifizierung von Kunststoffen
    Einteilung in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere / Schmelzverhalten, Zersetzung, Härte, Elastizität
  • Bauprinzip von Kunststoffen:
    Monomer, Polymer, Makromoleküle, Copolymerisate, Vernetzung
  • Synthese von Kunststoffen durch:
    • radikalische Polymerisation
    • Polykondensation
    • Polyaddition / katalysierte Polyadditon (Silicone)

Diese Inhalte zu Siliconen & Kunststoffen können Sie mit den Experimenten erarbeiten:

Experiment 1 - Animation zur Hydrophobierung

Hydrophobierung Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Animation Brennverhalten von Siliconen

Brennverhalten Kunststoff vs. Silicon Verbrennungsreaktion

Experiment 3 - Animation zur Additionsvernetzung für Sekundarstufe 2

Vernetzung Platinkatalysierte Polyaddition