Chemie 7e ed - Hoofdstuk 12 - Kunststoffen oefentoetsen & antwoorden

Tip: citroenzuur is een triviale naam waarvan de systematische naam te vinden is in BINAS Tabel 66A. De systematische naam luidt: 2-hydroxypropaan-1,2,3-tricarbonzuur. 2-aminopropaanzuurIn BINAS Tabel 66D zijn alle karakteristieke groepen te vinden: NH2 heet een  aminogroep en COOH heet een zuur. Ook is in deze tabel te zien dat zuren een hogere prioriteit hebben dan aminogroepen. Dit betekent dat het C-atoom waar de zuurgroep aan verbonden is, C-atoom nummer 1 is.Een thermoplast wordt vloeibaar bij verhitten en een thermoharder blijft even hard (het is niet mogelijk om deze te smelten). Een polyadditie moet beginnen met een alkeen, een molecuul met een C=C binding, omdat in het mechanisme van een polyadditie het breken van een dubbele binding voorkomt in de propagatiestap. Moleculen waarvan één van de bindingen gemakkelijk breekt, zoals alle soorten peroxides (moleculen waarbij twee O-atomen met elkaar verbonden zijn).Deze moleculen hebben alleen een beetje UV-licht nodig om te breken en radicalen te vormen die de propagatiestap in gang zetten.Tip: Waar je op kunt letten in de getekende structuurformule is het stuk dat binnen de vierkante haken staat. Je ziet daar links een enkel gebonden O-atoom en recht een dubbel gebonden O-atoom. Van een condensatiereactie weet je nog dat deze ontstaat door een molecuul met een OH-groep en een COOH-groep. Omdat dit polymeer uit 1 monomeer bestaat, moet dit monomeer oorspronkelijk zowel een OH-groep als een COOH-groep bevatten. De OH-groep zat dus oorspronkelijk aan de linkerkant van het molecuul en de zuurgroep aan de rechterkant (bij de C=O). Bij een hogere polymerisatiegraad zijn er langere polymeerketens gevormd. Dit levert tevens een hogere molecuulmassa op per polymeerketen, waardoor de vanderWaalsbindingen tussen de polymeerketens ook sterker worden. Op macroniveau levert dit een hoger smeltpunt op en neigt het polymeer naar de eigenschappen van een thermoharder.Het verwekingspunt komt alleen voor bij thermoplasten en is de temperatuur waarbij alle polymeerketens uit het mengsel vervormbaar zijn.Crosslinks zorgen ervoor dat verschillende polymeerketens met elkaar verbonden worden door covalente bindingen. Daardoor wordt de molecuulmassa vergroot en worden de vanderWaalsbindingen sterker en wordt het smeltpunt verhoogt. Dit hoort bij de eigenschappen van een thermoharder.  Tip: Thermisch recyclen komt eigenlijk neer op het verbranden van thermoharders.2(C15H10N2O2)n + 37n O2 → 30n CO2 + 10n H2O + 4n NO2Thermoharders, omdat thermoharders niet gesmolten kunnen worden nadat het tot granulaat is omgezet. Het wordt daarom behandeld als restafval en dat wordt altijd verbrand. Eigenlijk wordt alleen de warmte nuttig gebruikt die bij deze verbranding vrijkomt.  3--> Dit zal naar verwachting een thermoharder zijn, omdat de zijgroepen methylgroepen zijn en dit zijn relatief kleine groepen. Daarnaast is dit polymeer door de regelmaat in zijgroepen goed te ordenen, waardoor er sterke vanderWaals bindingen gevormd kunnen worden.Eén monomeer van 2-methylbut-2-een heeft een molecuulmassa van 70.1329 u. Als het hele polymeer bestaat uit 1.6.105 u, dan zijn daarin 1.6.105 / 70.1329 = 2281.38 monomeren in verwerkt. De gemiddelde ketenlengte is dus 2281.  Door hydrolyse, het toevoegen van water, zou depolymerisatie van dit condensatiepolymeer kunnen optreden.Het polymeer is opgebouwd uit twee verschillende monomeren die elkaar afwisselen. Dit wordt een copolymeer genoemd. 2 + 2 → + 2H2OIn de structuurformules van beide monomeren is te zien dat het grootste gedeelte van het molecuul bestaat uit benzeenringen en C-H bindingen. Dit zijn apolaire bindingen en maken het polymeer ook apolair. Water is juist een polaire stof en apolair en polair mengen niet goed met elkaar. Het polymeer bevat grote zijgroepen als benzeen die zorgen voor een hoge molecuulmassa van de gehele polymeerketen. De vanderWaalsbindingen tussen de ketens worden daardoor sterker en dit verhoogt het smeltpunt. Bisfenol A heeft een molecuulmassa van 228.29 u. Epichloorhydrine heeft een molecuulmassa van 92.52 u. Wanneer bisfenol A en epichloorhydrine met elkaar reageren, komt er 1 molecuul water vrij met een massa van 18.015 u. Iedere repeterende eenheid weegt dus 228.29 + 92.52 -18.015 = 302.795 u. Als dit 25x achter elkaar voorkomt, heeft dat dus een molecuulmassa van 25 x 302.795 = 7569.9 u. Uitleg: Condensatiepolymerisaties beginnen langzaam, omdat de eerste monomeren eerst di-esters vormen, daarna tri-esters en later worden deze ketens aan elkaar gekoppeld. De lengte van de ketens gaat dus, als alle monomeren zijn gereageerd, snel omhoog. De enige mogelijkheid is dan nog om de langere ketens die gevormd zijn ook aan elkaar te koppelen.  Als de monomeren opraken, zijn er in verhouding steeds meer radicalen aanwezig in het reactiemengsel. Als twee radicalen met elkaar reageren stopt de reactie, dat is de terminatie.Uitleg: Additiepolymerisatie verloopt via een radicaalreactie. Zodra deze reactie is gestart, verloopt het snel en ontstaan er ook snel lange polymeerketens. Zodra de radicalen gereageerd hebben en er geen monomeren meer over zijn, zal de reactie langzamer gaan. De radicalen reageren dan met elkaar en dan wordt de terminatie in gang gezet.Covalente bindingen.Het synthetische rubber wordt stijver en brosser.Een weekmaker is een molecuul dat tussen de verschillende polymeerketens gaat zitten, waardoor de afstand tussen deze ketens groter wordt. De ketens gaan dan zo ver van elkaar af zitten, dat de crosslinks niet meer gevormd kunnen worden en het polymeer de eigenschappen van een thermoplast zal hebben.