MINT lernen

Zusammenfassung

Das ganze Kapitel auf einen Blick — vom Monomer bis zur Fehling-Probe, mit allen Formeln für die Klausur.

1

Kunststoffe: Aufbau und Verhalten

Makromoleküle aus vielen Monomeren; über die Eigenschaften entscheiden Vernetzung und Kräfte zwischen den Ketten (6.1.1, 6.1.2).

Makromolekül (6.1.1)

Monomere mit C=C oder zwei reaktiven Gruppen werden zur Kette verknüpft; M und n sind Mittelwerte.

\(n = M(\text{Polymer}) : M(\text{WE})\)

Drei Klassen (6.1.1)

Thermoplast unvernetzt, Elastomer weitmaschig, Duroplast engmaschig vernetzt (Atombindungen).

schmilzt · federt · zersetzt sich

Kräfte (6.1.2)

Van-der-Waals < Dipol-Dipol < Wasserstoffbrücken; Verzweigung stört die Packung.

PE < PVC < PA

Temperaturen (6.1.2)

Unter Tg Segmente eingefroren, ab Tf fließen Thermoplaste, ab Tz Zersetzung.

hart → thermoelastisch → Schmelze
Amorpher Thermoplast beim Erwärmen
\(\text{hart} \xrightarrow{T_\text{g}} \text{thermoelastisch} \xrightarrow{T_\text{f}} \text{Schmelze}\)
Oberhalb von Tz brechen die Atombindungen der Ketten — für alle Klassen.

Biegsam ist nicht elastomer

Weich-PVC enthält Weichmacher, ist aber unvernetzt und damit ein Thermoplast.

2

Kunststoffe: Synthese und Verwertung

Zwei Wege zum Polymer, fünf Verknüpfungsgruppen, drei Verwertungswege (6.1.3–6.1.6).

Radikalische Polymerisation (6.1.3)

Initiator → Start → Wachstum → Abbruch (Rekombination oder Disproportionierung); stark exotherm.

\(n\,\ce{CH2=CHX}\) \(\ce{-> -[CH2-CHX]_{n}\bond{-}}\)

Polykondensation (6.1.4)

Bifunktionelle Monomere, pro Ester-/Amidbindung ein H₂O; Stufenwachstum, Gleichgewicht.

\(\overline{X}_n = 1 : (1-p)\)

Kunststoffklassen (6.1.5)

Polyolefine (nur C–C), Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyurethane (Polyaddition), Polyether.

Urethan \(\ce{-NH-CO-O\bond{-}}\)

Recycling (6.1.6)

Werkstofflich (nur Thermoplaste), rohstofflich (Solvolyse, Pyrolyse), energetisch (Verbrennung).

Vermeiden → Wiederverwenden → Recyceln
Verknüpfungsgruppen
Ester \(\ce{-CO-O\bond{-}}\) · Amid \(\ce{-CO-NH\bond{-}}\) · Carbonat \(\ce{-O-CO-O\bond{-}}\) · Ether \(\ce{-O\bond{-}}\)
Die Gruppe in der Hauptkette verrät Entstehung und chemischen Recyclingweg: Ester und Amide per Solvolyse, C–C-Ketten nur per Pyrolyse.

Initiator ist kein Katalysator

Die Initiatorreste R werden verbraucht und sitzen als Endgruppen in den Ketten.

3

Aminosäuren und Proteine

Ampholyte mit pH-abhängiger Ladung, über Peptidbindungen zu vier Strukturebenen gefaltet (6.2.1, 6.2.2).

Zwitterion (6.2.1)

COOH protoniert NH₂ im selben Molekül; Ionengitter, hohe Zersetzungstemperatur, wasserlöslich.

\(\ce{H3N+-CHR-COO-}\)

Isoelektrischer Punkt (6.2.1)

Mittlere Ladung null: keine Wanderung im E-Feld, geringste Löslichkeit.

\(\mathrm{pI} = (\mathrm{p}K_{\mathrm{S}1} + \mathrm{p}K_{\mathrm{S}2}) : 2\)

Peptidbindung (6.2.2)

Amidbindung, planar durch Mesomerie; Leserichtung N- → C-Terminus.

\(\ce{-CO-NH\bond{-}}\) + H₂O

Strukturebenen (6.2.2)

Primär: Sequenz · Sekundär: H-Brücken im Rückgrat · Tertiär: Seitenketten · Quartär: Untereinheiten.

α-Helix, β-Faltblatt
Ladung einer Gruppe
\(\mathrm{pH} < \mathrm{p}K_\mathrm{S}\): protoniert · \(\mathrm{pH} > \mathrm{p}K_\mathrm{S}\): deprotoniert
Saure Aminosäuren pI ≈ 3, neutrale knapp unter 6, basische ≈ 10.

Denaturierung ist keine Hydrolyse

Hitze entfaltet das Protein; die Peptidbindungen und damit die Primärstruktur bleiben erhalten.

4

Kohlenhydrate und Fette

Monosaccharide als Ringe, glykosidisch verknüpft zu Di- und Polysacchariden; Nachweise und Fette als Ester (6.2.3–6.2.6).

Monosaccharide (6.2.3)

Glucose Aldohexose, Fructose Ketohexose; Ringschluss als Halbacetal, α/β am anomeren C, Mutarotation.

FLOH: Fischer links = Haworth oben

Glykoside (6.2.4)

Maltose α(1→4), Saccharose α1→β2, Amylose α(1→4), Amylopektin + α(1→6), Cellulose β(1→4).

\(\ce{(C6H10O5)_n + n H2O}\) \(\ce{-> n C6H12O6}\)

Nachweise (6.2.5)

Fehling: reduzierende Zucker → Cu₂O ziegelrot (auch Fructose). Iod: Amylose-Helix blauschwarz.

\(\ce{I2 + I- -> I3-}\)

Fette (6.2.6)

Glycerin + 3 Fettsäuren; cis-Knick senkt die Schmelztemperatur, Iodzahl misst C=C.

18:2 = C18, zwei C=C
Fehling-Probe
\(\ce{R-CHO + 2 Cu^2+}\) \(\ce{+ 5 OH-}\) \(\ce{-> R-COO-}\) \(\ce{+ Cu2O + 3 H2O}\)
Positiv nur mit freiem anomerem C-Atom (Halbacetal) — Saccharose reagiert erst nach Hydrolyse.

α/β ist nicht D/L

D/L beschreibt C5 und bleibt beim Ringschluss gleich; α/β beschreibt nur das neue anomere C-Atom.