Polymere verstehen: Definition, Klassifizierung & Eigenschaften

Polymere: Definition, Klassifizierung und Eigenschaften

Ein Polymer ist ein Makromolekül, das aus langen Ketten sich wiederholender kleinerer molekularer Einheiten, bekannt als Monomere, zusammengesetzt ist. Es ist eine typische Strukturform organischer Verbindungen. Die Eigenschaften eines Polymers hängen maßgeblich von den Monomeren ab, aus denen es gewonnen wird.

Klassifizierung von Polymeren nach Herkunft

• Natürliche Polymere: Sie kommen in der Natur vor und sind Bestandteile von Lebewesen. Beispiele hierfür sind Proteine und Zellulose.
• Künstliche Polymere: Sie entstehen durch chemische Modifikationsprozesse aus natürlichen Polymeren. Celluloid war das erste künstliche Polymer.
• Synthetische Polymere: Sie sind das Ergebnis gezielter Konstruktion und Herstellung. Polyvinylchlorid (PVC) ist eines der am häufigsten verwendeten synthetischen Polymere.

Klassifizierung nach physikalischen Eigenschaften

• Elastomere: Sie zeichnen sich durch große Elastizität aus und kehren nach Verformung in ihre ursprüngliche Form zurück, wie beispielsweise Kautschuk.
• Plastomere (Kunststoffe): Sie verformen sich bei Einwirkung einer bestimmten Kraft irreversibel. Der Begriff „Kunststoff“ wird fälschlicherweise oft auf alle Polymere angewendet.
• Duroplaste: Dies sind Substanzen wie Bakelit, die sich durch hohe Härte und Steifigkeit auszeichnen und nach Aushärtung nicht mehr verformbar sind.

Klassifizierung nach thermischem Verhalten

• Thermoplaste: Bei hohen Temperaturen werden sie flüssig und formbar. Beim Abkühlen verhärten sie sich wieder. Ihre molekulare Struktur weist wenige oder keine Quervernetzungen auf, was ihre Wiederverformbarkeit ermöglicht.
• Duroplaste (Thermostabile Polymere): Sie schmelzen nicht bei Hitze. Erreichen sie eine bestimmte Temperaturgrenze, zersetzen sie sich und verlieren ihre chemische Struktur, sodass der Ausgangszustand beim Abkühlen nicht wiederhergestellt werden kann. Sie besitzen eine Struktur mit vielen Quervernetzungen, die die freie Bewegung der Moleküle behindern.

Natürliche und modifizierte Polymere im Detail

Es gibt viele natürliche Polymere, darunter Proteine, Nukleinsäuren, Lignin, Zellulose, Chitin und Kautschuk. Ihre chemische Zusammensetzung ist sehr vielfältig:

• Die Monomere, aus denen Proteine bestehen, sind Aminosäuren.
• Das Monomer von Zellulose ist Glukose.
• Kautschuk ist ein Kohlenwasserstoff (Isopren).

Einige Beispiele für modifizierte Polymere sind:

• Nitrocellulose: Wird durch die Behandlung von Zellulose mit Salpetersäure gewonnen.
• Rayon: Ein sehr flexibles Zellulosepolymer.
• Vulkanisierter Kautschuk: Wird aus Naturkautschuk durch einen Prozess namens Vulkanisierung hergestellt, der das Erhitzen einer Mischung aus Kautschuk und Schwefel beinhaltet, um die Elastizität und Haltbarkeit zu verbessern.