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Übungsaufgaben
Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.
A1
Kräfte zwischen PVC-Ketten
AFB INennen Sie alle Wechselwirkungen, die zwischen den Ketten von Polyvinylchlorid \(\ce{[-CH2-CHCl-]_n}\) wirken.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Wasserstoffbrücken brauchen H an O, N oder F — das H in C–H reicht nicht. Atombindungen zwischen Ketten gäbe es nur bei Vernetzung.
Ansatz: Welche Bindung in der Kette ist polar?
Weiter: H-Brücken nur bei O–H, N–H, F–H.
A2
Stimmt's? — Struktur und Eigenschaften
AFB IGeben Sie an, ob die Aussagen zutreffen.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Die Beweglichkeit der Ketten ist der Schlüssel zu allen Eigenschaften.
Ansatz: Denke an Packung und Beweglichkeit.
Weiter: Fließen gibt es nur ohne Vernetzung.
A3
Kettenlänge und Schmelzen
AFB IOrdnen Sie die Stoffe aus unverzweigten CH₂-Ketten nach steigender Schmelztemperatur.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Hexan C₆H₁₄ (flüssig)
2Paraffinwachs, etwa C₃₀H₆₂
3Polyethen-Wachs, etwa 100 Kettenglieder
4Polyethen, etwa 10 000 Kettenglieder
Mit der Kettenlänge wachsen die Van-der-Waals-Kräfte; bei sehr langen Ketten nähert sich die Schmelztemperatur einem Grenzwert.
Ansatz: Mehr Kontaktfläche, stärkere Kräfte.
Weiter: Das Kürzeste ist bei Raumtemperatur flüssig.
A4
Was verschiebt den Glasübergang?
AFB IISchätzen Sie ab, wie sich \(T_\text{g}\) eines unvernetzten Kunststoffs durch die Strukturänderung verändert.
Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = sinkt stark, 2 = sinkt, 3 = bleibt gleich, 4 = steigt, 5 = steigt stark. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = sinkt stark5 = steigt stark
Die Kette enthält viele leicht drehbare Ether-Gelenke (–O–)
Die Ketten tragen viele kurze Seitenzweige
Dem Kunststoff wird ein Farbpigment zugesetzt
Statt H trägt jedes zweite C-Atom ein polares Cl-Atom
Jedes zweite C-Atom trägt einen sperrigen Phenylring
Alles, was die Drehung der Kette behindert oder die Kräfte zwischen Ketten verstärkt, erhöht Tg. Sperrige Ringe wirken besonders stark (Polystyrol: Tg ≈ 100 °C, Polyethen: Tg ≈ −120 °C).
Ansatz: Was erleichtert, was erschwert die Bewegung von Segmenten?
Weiter: Polar = stärkere Kräfte; Gelenke = beweglicher.
A5
Rechenkette: Maschenweite im Gummi
AFB IIEine Polyisopren-Kette (Wiederholeinheit \(\ce{C5H8}\)) hat 6000 Wiederholeinheiten; im Mittel trägt jede 150. Einheit eine Vernetzungsstelle. Berechnen Sie:
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
- Vernetzungsstellen pro Kette =
- Wiederholeinheiten zwischen zwei Vernetzungsstellen =
- molare Masse eines Kettenstücks zwischen zwei Stellen \(M\) = g/mol
6000 : 150 = 40; M(C₅H₈) = 68,12 g/mol, 150 · 68,12 g/mol ≈ 10 218 g/mol. Je größer dieses Kettenstück, desto weitmaschiger und weicher das Netz.
Ansatz: Zuerst die Zahl der Stellen, dann den Abstand.
Weiter: M(C₅H₈) = 5 · 12,01 + 8 · 1,008 g/mol.
A6
Stärkste Kraft zwischen den Ketten
AFB IIAnalysieren Sie, welche Verknüpfung zwischen den Ketten des jeweiligen Kunststoffs am stärksten ist.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Polyvinylalkohol ist wegen seiner vielen OH-Gruppen sogar wasserlöslich — ein Hinweis auf starke H-Brücken.
Ansatz: Welche funktionellen Gruppen trägt die Kette?
Weiter: Vernetzt = Atombindungen.
A7
Mix mit 6.1.1: Klasse aus Kenndaten
AFB IIBestimmen Sie die Kunststoffklasse aus den Kenndaten.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Thermoplast
2Elastomer
3Duroplast
Ein niedriges Tg allein macht noch kein Elastomer: Ohne Vernetzung fließt der Stoff (dritte Karte).
Ansatz: Erst nach Vernetzung fragen, dann nach Tg.
Weiter: Fließen = unvernetzt.
A8
Amorph oder teilkristallin?
AFB IIIVergleichen Sie amorphe und teilkristalline Thermoplaste: Kreuzen Sie alle zutreffenden Eigenschaften an.
Setze alle zutreffenden Kreuze — in manchen Zeilen passen mehrere. Enter setzt und löscht.
| Eigenschaft | amorph | teilkristallin |
|---|---|---|
| meist glasklar durchsichtig | ||
| enthält parallel gepackte Kettenbereiche | ||
| hat eine Glasübergangstemperatur | ||
| zeigt eine Kristallit-Schmelztemperatur | ||
| höhere Dichte bei gleichem Monomer |
Auch teilkristalline Kunststoffe haben amorphe Anteile und damit ein Tg. Kristallite streuen Licht — daher trüb.
Ansatz: Kristallite = geordnete, dichte Bereiche.
Weiter: Amorphe Anteile gibt es in beiden.
A9
Fehlersuche: Referat über Kunststoffe
AFB IIIÜberprüfen Sie die Referatsnotizen und markieren Sie die falschen Zeilen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Häufigster Fehler: Glasübergang, Schmelzen und Zersetzung werden verwechselt — nur bei der Zersetzung brechen Atombindungen.
Ansatz: Wo brechen wirklich Atombindungen?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A10
Trickaufgabe: Weicher Rohkautschuk
AFB IIIBeurteilen Sie: Unvernetzter Naturkautschuk (\(T_\text{g} \approx -70\,°\text{C}\)) ist bei 20 °C weich. Welche Aussagen treffen zu?
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Über Tg heißt nur: Segmente beweglich. Ohne Netz gleiten die Ketten bei Belastung ab — für Gummielastizität braucht es Vernetzungsstellen.
Ansatz: Was hält die Ketten beim Dehnen fest?
Weiter: Glaszustand liegt unter Tg.