Polymer

Ein Polymer ist ein Molekül, das aus der Verbindung vieler kleiner Moleküle, genannt Monomere, besteht. Das Wort "Polymer" kann in "poly" (bedeutet "viele" auf Griechisch) und "mer" (bedeutet "Einheit") zerlegt werden. Dies zeigt, wie die chemische Zusammensetzung eines Polymers aus vielen kleineren Einheiten (Monomeren) besteht, die zu einem größeren Molekül zusammengebunden sind. Eine chemische Reaktion, bei der Monomere zu einem Polymer zusammengebunden werden, wird als Polymerisation bezeichnet.

Einige Polymere sind natürlich und werden von Organismen hergestellt. Proteine haben Polypeptidmoleküle, das sind natürliche Polymere, die aus verschiedenen Aminosäure-Monomereinheiten bestehen. Nukleinsäuren sind riesige natürliche Polymere, die aus Millionen von Nukleotideinheiten bestehen. Cellulose und Stärke (zwei Arten von Kohlenhydraten) sind ebenfalls natürliche Polymere, die aus Glucopyranose-Monomer bestehen, das auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden ist. Kautschuk ist eine Mischung von Polymeren. Kunststoffe sind künstlich hergestellte Polymere. Viele Fasern werden aus Polymeren hergestellt.

Wenn die als Monomere bezeichneten "Einheiten" in einem Polymer alle gleich sind, dann wird das Polymer als "Homopolymer" bezeichnet. Homopolymere werden durch Hinzufügen der Vorsilbe poly- vor dem Monomer-Namen, aus dem das Polymer hergestellt wird, benannt. Zum Beispiel wird ein Polymer, das durch das Zusammenbinden von Styrolmonomermolekülen hergestellt wird, Polystyrol genannt.

Wenn die Monomere nicht alle gleich sind, wird das Polymer als "Copolymer" oder "Heteropolymer" bezeichnet.

Viele Polymermoleküle sind wie Ketten, in denen die Monomereinheiten die Glieder sind. Polymermoleküle können geradkettig sein, eine Verzweigung von der Hauptkette haben oder zwischen den Ketten vernetzt sein. Als Beispiel für die Vernetzung können sich Sulfhydrylgruppen (-S-H) in zwei Cystein-Aminosäureeinheiten in Polypeptidketten miteinander verbinden, um eine Disulfidbrücke (-S-S-) zu bilden, die die Ketten miteinander verbindet.

Disulfid-Brücke

Gegenstände aus den Polymeren Polyethylen und Polypropylen

Viele Styrol-Moleküle verbinden sich zu einem Polystyrol-Molekül. Die verschnörkelten Linien an beiden Enden des Polymers bedeuten, dass hier nur ein kurzer Ausschnitt eines langen Moleküls gezeigt wird.

Fragen und Antworten

F: Was ist ein Polymer?

A: Ein Polymer ist ein Molekül, das aus vielen kleinen Molekülen, den sogenannten Monomeren, besteht.

F: Was bedeutet das Wort "Polymer"?

A: Das Wort "Polymer" lässt sich in "poly" (griechisch für "viele") und "mer" (griechisch für "Einheit") zerlegen, was zeigt, dass die chemische Zusammensetzung eines Polymers aus vielen kleineren Einheiten (Monomeren) besteht, die zu einem größeren Molekül zusammengefügt sind.

F: Wie werden Polymere gebildet?

A: Polymere werden durch eine chemische Reaktion namens Polymerisation gebildet, bei der Monomere zu einem Polymer verbunden werden.

F: Gibt es natürliche Polymere?

A: Ja, einige Polymere sind natürlich und werden von Organismen hergestellt. Proteine haben Polypeptidmoleküle, die natürliche Polymere sind, die aus verschiedenen Aminosäuremonomereinheiten bestehen. Nukleinsäuren sind riesige natürliche Polymere, die aus Millionen von Nukleotideinheiten bestehen. Zellulose und Stärke (zwei Arten von Kohlenhydraten) sind ebenfalls natürliche Polymere, die aus Glucopyranosemonomeren bestehen, die auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden sind. Gummi ist ebenfalls eine Mischung aus Polymeren.

F: Gibt es künstlich hergestellte Polymere?

A: Ja, Kunststoffe sind künstlich hergestellte Polymere, die für verschiedene Zwecke wie die Herstellung von Fasern oder Gegenständen wie Plastiktüten oder -flaschen verwendet werden können.

F: Was ist der Unterschied zwischen Homopolymer und Copolymer?

A: Wenn die als Monomere bezeichneten "Einheiten" in einem Polymer alle gleich sind, wird es als Homopolymer bezeichnet; wenn sie sich unterscheiden, wird es entweder als Copolymer oder als Heteropolymer bezeichnet. Homopolymere können benannt werden, indem dem Namen der Monomereinheit die Vorsilbe 'poly' vorangestellt wird. Wenn z.B. Styrolmoleküle miteinander verbunden sind, entsteht ein Polystyrol-Homopolymer.

F: Wie werden große Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere Moleküle umgewandelt?

A: Große Kohlenwasserstoffmoleküle in Rohöl können durch Anwendung von Hitze in kleinere Moleküle zerlegt werden, z.B. Ethylen - dieser Prozess wird als Cracken bezeichnet - und danach kann Ethylen durch Anwendung von Druck und Zugabe von Katalysatoren in eine andere Art von Polymer, Polyethylen, umgewandelt werden.