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Es gibt eine Vielzahl verschiedenartiger technischer Kunststoffe. Die wichtigsten werden hier tabellarisch aufgelistet und nach Zugehörigkeit zu den Polymerisaten, Polykondensaten bzw. Polyaddukten geordnet. Neben Strukturformeln der Monomeren werden auch Strukturausschnitte der Polymere aufgeführt. Gleichzeitig sind die wichtigsten Eigenschaften und Verwendungszwecke, die Werkstoffbezeichnungen und einige Handelsnamen angegeben.

2009 wurden in Deutschland 17 Mio. t Kunststoffe produziert. Fehlender Deponieraum aber auch ökologische und ökonomische Vernunft gebieten die Verwertung und wenn möglich auch die Vermeidung von Abfällen.
Prinzipiell werden drei Verfahren unterschieden, die werkstoffliche, die rohstoffliche und die energetische Verwertung.

* 03.03.1709 in Berlin, 07.08.1782
† in Berlin

ANDREAS SIGISMUND MARGGRAF war einer der bedeutendsten deutschen Chemiker der 18. Jahrhunderts. Als Anhänger der Phlogistontheorie führte er viele Experimente in der Hoffnung durch, das sagenhafte Phlogiston zu entdecken. Stattdessen fand er bei der Untersuchung von Naturstoffen heraus, dass Rüben Rohrzucker (Saccharose) enthalten. Damit legte er den Grundstein für die Ablösung des importierten Rohrzuckers durch einheimischen Zucker, die jedoch erst nach MARGGRAFs Tod zu Beginn des 19. Jahrhunderts erfolgte.

Methan ist die organische Verbindung mit der einfachsten Struktur. Die Moleküle sind aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen aufgebaut. Methan ist das erste Glied der homologen Reihe der Alkane.
Das Gas ist Hauptbestandteil des Erdgases und wird hauptsächlich als Energieträger verwendet. Außerdem nutzt man es als Ausgangsstoff zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Halogenalkanen.

Methan ist immer für eine Überraschung gut, ob es als Sumpfgas für Legenden von Irrlichtern sorgte, als schlagende Wetter den Schrecken von Bergbauarbeitern bildet oder als Methanhydrat einerseits Euphorie, andererseits Befürchtungen um unser Klima auslöst.

Methanal (Formaldehyd) ist der einfachste Aldehyd. Es besteht nur aus der die Eigenschaften wesentlich bestimmenden Aldehyd-Gruppe, an die ein Wasserstoffatom gebunden ist.
Die gasförmige Verbindung ist giftig und wirkt zerstörerisch auf Eiweiße. Trotz seiner Eigenschaften und der Wirkung auf Organismen ist Formaldehyd eine Substanz, die uns täglich begleitet. Mittlerweile ist der Einsatz der Substanz allerdings in die Diskussion geraten.

Methanol ist der einfachste organische Alkohol. Er ist flüssig, brennbar und verdunstet leicht. Dieser im Gegensatz zu seinem nahen Verwandten Ethanol äußerst giftige Stoff löst sich leicht in Wasser und Ether, schlecht hingegen lösen sich Fette und Öle in ihm. In der Natur kommt Methanol in wenigen Pflanzen, und dann auch nur in sehr kleinen Mengen vor.

Die Wirkungen auf den Menschen sind vielfältig und bereits in kleinen Dosen gefährlich. Methanol findet größtenteils als Syntheserohstoff in der Chemischen Industrie Anwendung. Ein geringerer Anteil wird auch als Energieträger verwendet.

Die Methansäure wird aufgrund ihres Vorkommens in den Giftsekreten der Ameisen auch Ameisensäure genannt.

1670 wurde diese Säure in Waldameisen entdeckt. Ihre Summenformel lautet HCOOH. Sie zählt zur Gruppe der Carbonsäuren und stellt deren stärksten sauren Vertreter dar. Da sie auch als Aldehyd reagieren kann, nimmt sie eine Sonderstellung in der Gruppe der Carbonsäuren ein.

* 26.02.1903 in Imperia (Italien)
† 02.05.1979 in Bergamo (Italien)

Giulio Natta war ein italienischer Chemiker. Er synthetisierte viele organische Verbindungen, z. B. Methanol und Methanal oder Synthesekautschuk. Gemeinsam mit K. W. Ziegler erforschte er die Wirkung bestimmter (stereospezifischer) Katalysatoren, die nach den Wissenschaftlern als „Ziegler-Natta-Katalysatoren“ benannt wurden. 1963 erhielt er gemeinsam mit Ziegler dafür den Nobelpreis für Chemie.

Das Wissen über die chemische Struktur von Nucleinsäuren ist eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis der Funktion von DNA als Speicher der Erbinformation und der RNA als funktionelles Molekül bei der Genexpression. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde entdeckt, dass Nucleinsäuren vier Typen von Nucleotiden enthalten, die aus einer stickstoffhaltigen Base, einer Phosphatgruppe und einer Pentose (Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen) bestehen. DNA wird durch enzymatische Polymerisation aufgebaut. Ein alter DNA-Strang dient als Matrize für die Synthese eines neuen Strangs. Die Nucleotidbausteine werden durch komplementäre Basenpaarung positioniert und durch eine Polymerase mit dem benachbarten Nucleotid verknüpft, um den neuen Strang aufzubauen.

Die Menschheit nutzt schon seit Jahrtausenden Stoffe aus der Natur als Baustoffe, Nahrung, Arzneimittel oder zur Herstellung von Kleidung. Bis ins 19. Jahrhundert hinein trennte man dabei strikt nach anorganischen Stoffen, welche aus der unbelebten Natur gewonnen wurden und organischen Stoffen, die nur in Lebewesen durch das Wirken einer von Gott verliehenen „Lebenskraft“ entstanden.

Sind anorganische und organische Stoffe ähnlich oder völlig verschieden aufgebaut? Ist die Trennung der beiden Gruppen nach heutigem Kenntnisstand noch gerechtfertigt?

* 23.01.1876 in Hamburg
† 07.03.1954 in Kiel

Otto Paul Hermann Diels war ein deutscher Chemiker. Er entdeckte, dass das Element Selen als universelles Dehydrierungsmittel eingesetzt werden kann. Mit der Herstellung der nach ihm benannten „Diels-Säure“ lieferte der Wissenschaftler die Grundlagen für die Analyse der Struktur des Cholesterins. Ein von Diels gefundenes Insektizid wurde nach ihm benannt, das Dieldrin. Gemeinsam mit seinem Schüler Kurt Alder erhielt Otto Diels 1950 für die Aufklärung der Synthese von Polymeren (Diels-Alder-Synthese) den Nobelpreis.

Phenol (Hydroxybenzen) ist der einfachste Vertreter der Stoffklasse der Phenole. Das Phenol ist giftig, kommt als reiner Stoff in der Natur selten vor, und wir deshalb größtenteils synthetisch hergestellt.

Als Phenole bezeichnet man alle vom Benzen abgeleiteten aromatischen Verbindungen, die mindestens eine OH-Gruppe direkt am aromatischen Ring enthalten. Aufgrund des Einflusses des aromatischen $\Pi$-Elektronensystems auf die freien Elektronenpaare des Sauerstoffs unterscheiden sich die Phenole in ihren Eigenschaften deutlich von den aliphatischen Alkoholen.

Die Phenoplaste oder Phenolharze gehören mit zu den ersten synthetisch hergestellten Kunststoffen. Es sind Duroplaste, die einmal in Form gebracht, durch Erwärmen nicht weiter verformt werden können. Gerade deswegen werden sie als besonders stabiles Material für Verpackungen und Kunststoffgehäuse verwendet.

Polyamide sind elastische, ziemlich belastbare Polymere. Sie sind vielseitig einsetzbare Kunststoffe, deren bekanntestes Produkt das Nylon ist.

Polyethylen ist ein moderner Massenkunststoff, der durch Polymerisation von Ethen synthetisiert wird. Je nach Reaktionsbedingungen entstehen zwei Arten von Polyethylen, Hochdruckpolyethylen und Niederdruckpolyethylen, die beide breite Anwendung im Alltag finden. Schon 1933 wurde es erstmals hergestellt, aber erst seit den 50er-Jahren, als wirtschaftlichere Synthesemethoden entwickelt wurden, ist es unentbehrlich. Ein Meilenstein in der Polyethylensynthese war die Entdeckung der Niederdruckpolymerisation nach K. ZIEGLER und G. NATTA, bei der Polyethylen mittels eines Katalysators mit deutlich geringerem Energieaufwand hergestellt werden kann.

Genau wie die Polyaddition und die Polymerisation ist die Polykondensation eine wichtige Reaktionsart, die zur Herstellung von Kunststoffen dient. Daneben hat diese Reaktion in der Natur große Bedeutung.

Eine der wichtigsten Reaktionsarten, durch die Kunststoffe gebildet werden können, ist die Polymerisation. Darunter versteht man eine sich vielfach wiederholende gleichschrittige Reaktionsfolge – Kettenreaktion genannt – bei der sich einfache Ausgangsstoffe (Monomere) über reaktive Doppelbindungen miteinander verbinden. In der stark exothermen Reaktion werden keine Nebenprodukte abgespalten.
Wichtige Kunststoffe, die durch Polymerisation hergestellt werden, sind Polyethen (PE), Polypropen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polytetrafluorethen (PTFE), Polyacrylnitril (PAN) und Polymethacrylsäuremethylester (PMMA).

Sterne sind keine unveränderlichen Objekte. Sie entstehen, entwickeln sich und vergehen. Da dieser Prozess in den verschiedenen Himmelsregionen ständig vor sich geht, können wir am Himmel alle Stufen der Sternentwicklung beobachten. Viele Erkenntnisse über die Sternentwicklung gelten als gesichert. Es gibt aber in diesem Bereich auch noch eine große Anzahl ungeklärter Fragen.

Aufgrund der natürlichen Radioaktivität sowie der künstlichen Radioaktivität sind wir alle ständig einer gewissen radioaktiven Strahlung ausgesetzt. Diese Strahlung ist nicht überall gleich groß, sie hängt von dem konkreten Umfeld ab. Die durchschnittliche Gesamtbelastung beträgt in Deutschland etwa 4 mSv/Jahr. Diese „normale“ Strahlenbelastung hat keine gesundheitlichen Folgen. Trotzdem sollte stets der Grundsatz gelten:

Die radioaktive Strahlung, der man sich aussetzt, sollte so gering wie möglich sein.

* 22. 02.1902 in Boppard
† 22.04.1980 in Mainz

Er war ein deutscher Physikochemiker, der gemeinsam mit OTTO HAHN (1879-1968), dessen Mitarbeiter er seit 1929 war, die Kernspaltung entdeckte. Darüber hinaus erbrachte er wichtige Arbeiten auf dem Gebiet der Kernchemie und der geologischen Altersbestimmung mit radiologischen Methoden.

Das Universum besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Alle anderen Elemente entstehen im Laufe der Entwicklung von Sternen unter Einfluß von hohen Temperaturen und unter Freisetzung großer Mengen Energie.

Aufbauend auf der Erkenntnis, dass Energie und Materie der Masse, sich ineinander umwandeln können, entstand das physikalische Modell des Urknalls als Ausgangsform des Universums. Der Urknall stellt den Beginn für die Entstehung von Materie, Raum und Zeit dar. Er ist der Anfang der Welt und zugleich eines ihrer größten Rätsel. Wann fand er statt und wie konnte aus ihm das ganze bekannte Universum entstehen?

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Kernchemie“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Actinium ist ein radioaktives Schwermetall der 3. Nebengruppe. Alle Isotope sind radioaktiv. Das langlebigste Nuklid ²²⁷Ac hat eine Halbwertszeit von 21,8 Jahren. Gewonnen werden kann Actinium aus Kernabbränden oder durch Bestrahlung von ²²⁶Ra mit Neutronen, wobei das entstehende ²²⁷Ra unter ß-Strahlung in ²²⁷Ac zerfällt. Das silberweiße Metall lässt sich in Mengen von über 10 Gramm, z. B. durch Reduktion von AcF mit Kalium herstellen. Chemisch ähnelt das Actinium dem Lanthan und bildet Verbindungen mit der Oxidationszahl III.

Aluminium ist das in der Natur häufigste Metall. Es ist ein reaktives Leichtmetall, das sich an der Luft mit einer stabilen, vor weiterer Korrosion schützenden Oxidschicht überzieht. Als Element der III. Hauptgruppe (sog. Erdmetalle) bildet es Verbindungen in denen es in der Oxidationsstufe +III vorliegt. Das durch Schmelzflusselektrolyse gewonnene Metall wird in der Technik zur Herstellung von Drähten, Verpackungsmaterial und als Bestandteil zahlreicher Legierungen als Werkstoff (Fahrzeugbau) und Baustoff (Profile, Rohre, Bleche) verwendet.