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Stufenreaktionen - Grundlagen

Stufenreaktionen — Einführung

Polymerisationsreaktionen mit Stufenwachstum - im Folgenden Stufenreaktionen genannt - unterscheiden sich deutlich von den Polymerisationsreaktionen mit Kettenwachstum, wie sie bei der radikalischen und ionischen Polymerisation eine Rolle spielen.

Stufenreaktionen
Bei Stufenreaktionen reagieren Moleküle miteinander, die mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzen. Dabei unterscheidet man zwischen Reaktionen von Monomeren der gleichen Art (AB-Typ) mit zwei unterschiedlichen funktionellen Gruppen und Reaktionen zweier verschiedener Monomerarten (AA//BB-Typ), die jeweils an beiden Enden die gleiche Funktion tragen.
Tab.1
Beispiele
Monomertyp FormeldarstellungTyp
α-Aminosäure 2 x R-CHNH2-COOH AB
Dicarbonsäure und Diamin HOOC-R-COOH + H2N-R'-NH2 AA//BB

Bei Stufenreaktionen reagieren im ersten Schritt jeweils zwei Monomere miteinander, wobei Dimere entstehen, die — wie die Monomere — die Möglichkeit besitzen, weiter zu reagieren. Für jeden einzelnen Verknüpfungsschritt ist hierbei eine Aktivierung nötig. Dabei können auch zwei wachsende Ketten miteinander reagieren, ohne dass es zum Abbruch wie bei der Radikalkettenreaktion kommt. Die Wahrscheinlichkeit für die Reaktion zweier Moleküle ist unabhängig von ihrem Polymerisationsgrad. Es werden also auch Ketten unterschiedlicher Länge miteinander verknüpft. Mit fortschreitendem Umsatz werden Moleküle immer höherer Molmassen gebildet.

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Abb.1
Schema der Stufenreaktionen

Zu Beginn der Reaktion bilden sich nahezu ausschließlich dimere Verbindungen. Im weiteren Verlauf reagieren sowohl Monomere mit Ketten als auch Ketten miteinander. Polymerisationsgrad und Molmasse steigen erst bei hohen Umsätzen stark an.

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