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CopolymerisationsgleichungZoomA-Z

Fachgebiet - Makromolekulare Chemie

Die Copolymerisationsgleichung (Mayo-Lewis-Gleichung) gibt die relative Änderung des Stoffmengenverhältnisses der Monomerbausteine im Polymer (und damit die Zusammensetzung des im jeweils betrachteten Moment der Polymerisation gebildeten Copolymers) als Funktion der momentanen Konzentrationen der Monomerbausteine M1 und M2 an.

m1m2=[M1][M2]·r1[M1]+[M2][M1]+r2[M2]
Tab.1
Bedeutung der einzelnen Größen
miStoffmenge des Monomers i im Copolymerisat zum betrachteten Zeitpunkt
[Mi]Konzentration des Monomers i in der Ausgangsmischung
riCopolymerisationsparameter, wobei ri aus den Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten der einzelnen Anlagerungsreaktionen berechnet werden kann: ri = kii/kjj, wobei kii für die Anlagerung des gleichen und kjj für Anlagerung des jeweils anderen Monomeren steht

Die ri-Werte werden meist experimentell bestimmt und liegen für eine Vielzahl von Monomerkombinationen bereits in der Literatur in Tabellenform vor.

Die Gültigkeit der Gleichung ist auf den Bereich kleiner Umsätze beschränkt (dann ist die momentane Konzentration der Monomerbausteine praktisch auch der Ausgangskonzentration gleich), da bei höheren Umsätzen die Zusammensetzung von einer Vielzahl weiterer Faktoren beeinflusst wird und somit die Voraussetzungen für die Ableitung der Gleichung nicht mehr erfüllt werden können. Eine weitere Voraussetzung für die Gültigkeit der Gleichung ist, dass die Wachstumsreaktion nur von der letzten und nicht von der vorletzten oder weiter entfernten Monomereinheiten des wachsenden Polymerradikals bestimmt wird und dass keine Depolymerisations- und keine Dissoziations- bzw. Assoziationsreaktionen oder Komplexbildung mit den Monomeren stattfindet. Auch müssen die Reaktionen in homogener Phase erfolgen.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Copolymerisationsgleichung, Copolymerisationsdiagramm, Q-e-SchemaLevel 245 min.

ChemieMakromolekulare ChemieCopolymerisation

Die Copolymerisationsgleichung beschreibt die Zusammensetzung des Copolymerisats als Funktion der Zusammensetzung der Monomermischung. Die Ableitung der Copolymerisationsgleichung erfolgt anhand kinetischer Betrachtungen. Aus dem Copolymerisationsdiagramm ist die jeweilige Copolymerzusammensetzung bei unterschiedlicher Zusammensetzung der Monomermischung zu entnehmen. Die verschiedenen Kurvenverläufe im Copolymerisationsdiagramm werden diskutiert. Als Beispiel dient die Copolymerisation von Styrol mit Methylmethacrylat. Das Q-e-Schema nach Alfrey und Price bietet eine Möglichkeit, die Copolymerisationsparameter für ein gegebenes Paar von Monomeren abzuschätzen und damit die Copolymerisationstendenz von Monomerpaaren zu beurteilen.