Erweiterungsaufgabe zur radikalischen Polymerisation

Question

Aufgabe:

Erweiterungsaufgabe zur radikalischen Polymerisation:

In der Abbildung unten ist die Wirkungsweise (hier TiCl4)  eines Ziegler-Natta-Katalysators dargestellt, der verwendet wird, um die radikalische Polymerisation besser kontrollieren zu können und Reste zu vermeiden, sodass verlässlich unverzweigte Makromoleküle entstehen.

a) Vergleichen Sie diese Kettenwachstumsreaktion mit der geläufigen Kettenwachstumsreaktion.

Suchen Sie eine Erklärung dafür, dass diese Reaktion kontrollierter abläuft als die ohne Katalysator.

b) Machen Sie eine Vorhersage über die Unterschiede der Stoffeigenschaften eines mit und ohne Ziegler-Natta-Katalysator hergestellten Polyethen-Moleküls.

Problem/Ansatz:

Comments

Wenn man motiviert ist, kann man das recherchieren.

Was genau ist jetzt deine Frage? Was hast du nicht verstanden?

Du hast ja 1:1 die Frage deines Lehrers gepostet, wem soll das helfen?

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Habe tatsächlich schon Eigenrecherche betrieben, bin jedoch auf keine zufriedenstellende Lösung gekommen, da oft andere Fallbeispiele aufgegriffen sind.  Würde mich daher sehr über eine Antwort auf die beiden Fragen freuen, schreibe morgen die entsprechende Klausur und hätte das wenn möglich Noch gerne beantwortet.

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Was soll denn eine geläufige Kettenwachstumsreaktion sein?

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Eine ohne Katalysator, also je ein Radikal der Kette mit einem Ethen-Monomer beispielsweise

Answer 1

Da findet sich eigentlich die Antwort für die erste und zweite Frage.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/9/mac/andere/polyethylen/pe_technisch.vlu.html

Es geht alles Schritt für Schritt, die Inseration des Ethen und die Kettenverlängerung findet immer an der gleichen Stelle statt.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/glossary/de/ziegler_00045natta_00045polymerisation.glos.html

Comments

Für mich als absoluter Laie nicht wirklich, auf der Seite war ich schon ...

Zu a) kann ich keine konkrete Erklärung dort finden

Zu b) die Molmasse des mit dem Ziegler-Natta-Katalysator hergestellten Polyethen-Moleküls dürfte Höher sein, als bei der PR ohne Katalysator. Daraus würde ich jetzt ableiten, dass der Stoff schwerer ist, was hat dies noch zu bedeuten?

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Es gibt immer nur eine Bindungsstelle am TiCl4, wo das Ethen reagiert und eine Stelle wo die Kette verlängert wird, das ist sehr spezifisch. Es kann sehr genau die Kette verlängert werden und es entsteht HDPE. Dadurch dass neben kleineren Molmassen auch deutlich höhere möglich sind entsteht eine breite Verteilung.

Bei einer Radikalkettenreaktion kann jedes Radikal mit jedem reagieren. Das kann zur schnellen Abbruchreaktion führen. Lange Ketten können nicht gezielt hergestellt werden und es entstehen eher Verzweigungen, was zum LDPE führt.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/6/ac/katalyse/_vlu/olefinpolymerisation.vlu/Page/vsc/de/ch/6/ac/katalyse/ziegler/polymertypen.vscml.html

Ja durch die höhere Molmasse ist das Molekül schwerer. Durch die geringeren Verzweigungen von HDPE können sich die linearen Ketten regelmäßiger anordnen (Kristallinität), es entsteht eine höhere Dichte im Material, was die mechanischen Eigenschaften verbessert.