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Alt 15.02.2005, 19:41   #1   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
Zersetzt sich Kunststoff?

Ich weiss, meine Fragen sind nervig, aber dennoch wird einem hier immer gut geholfen.
Diese frage kam mir heute.
Eigentlich müsste sich Kunstoff, bspw. Polyethylen zersetzen, oder nicht?
Wenn ich 100 % reines Polyethylen habe müsste sich Kunststoff doch im Prinzip bis zum GGW spontan zu Ethen zersetzen.
Da Ethen flüchtig ist "entwischt" es doch sozusagen aus dem GGW und dieses möchte Ethen immer weiter nachbilden. Dadurch zersetzt sich doch der Kunststoff immer weiter bis irgendwann nix mehr vom Polyethylen übrig ist.

Mag sein dass die Reaktion eine relativ positive Konstante K hat und das GGW auf Produktseite liegt, dennoch müsste sich doch Polyethylen spontan bis zum GGW zersetzen aufgrund des Minimums in der Funktion der freien Enthalpie.

Sind meine Gedanken richtig oder habe ich irgendwo einen Denkfehler?

Hoffe euch nicht all zu sehr gestresst zu haben

Gruss

Arsin
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Alt 15.02.2005, 20:10   #2   Druckbare Version zeigen
zarathustra Männlich
Moderator
Beiträge: 11.536
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Ich würde sagen, dass Deinem Polyethylen einfach die Aktivierungsenergie fehlt...
__________________
Ich habe zwar auch keine Lösung, aber ich bewundere das Problem!
zarathustra ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.02.2005, 20:18   #3   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Ja Deine Überlegungen sind im Prinzip richtig.

Die Temperatur oberhalb der es zur Depolymerisation kommt nennt sich Ceiling-Temperatur.
Für Polyethylen liegt sie theoretisch bei 610 °C.
Ob man das experimentell wirklich durchführen kann wage ich in dem Fall aber zu bezweifeln, da doch eine ganze Reihe von Nebenreaktionen auftreten sollten.

Für Polymethylstyrol liegt die Ceiling Temperatur bei 66 °C. Da kann man das durchführen. Aber das Monomer ist dafür auch entsprechend schlecht zu polymerisieren.

EDIT: Ich vergas. Für PMMA wird das glaube ich sogar technisch durchgeführt. Die Monomerausbeute soll bei rund 90 % liegen.

Geändert von belsan (15.02.2005 um 20:22 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.02.2005, 20:48   #4   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von Arsin
Eigentlich müsste sich Kunstoff, bspw. Polyethylen zersetzen, oder nicht?
Wenn ich 100 % reines Polyethylen habe müsste sich Kunststoff doch im Prinzip bis zum GGW spontan zu Ethen zersetzen.
Alles zersetzt sich spontan, wenn man es heiß genug macht.

Bemerkenswert in diesem Zusammenhang:
http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/chemie/1633

Gruß,
Franz
__________________
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Geändert von FK (15.02.2005 um 21:00 Uhr)
FK ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.02.2005, 21:22   #5   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

also ich meine jetzt speziell die Zersetzung von Polyethylen bei Raumtemperatur.

Die "Rückreaktion" von Polyethen zu Ethen ist ja bis zum GGW sowieso spontan gerade aufgrund des Minimums.
Eben deshalb ergab sich für mich die Frage ob es sich nicht im Prinzip auch schon bei Raumtemp. zersetzt zu seinen Edukten wegen der freiwilligen Reaktion bis zum GGW, obwohl dG bezogen auf einen vollständigen Umsatz positiv ist.

Und für mich ist halt interessant zu wissen, ob das auch tatsächlich so abläuft.

Vielen Dank schonmal für eure Antworten und eure Mühen
Arsin ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.02.2005, 09:02   #6   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von FK
Alles zersetzt sich spontan, wenn man es heiß genug macht.
danke dir für den link,
aber zersetzt es sich eben auch bei raumtemperatur, das ist für mich die frage. Eigentlich müsste es schon, kann sein dass vielleicht aktivierungsenthalpie fehlt aber theoretisch müsste es sich bis zum GGW schon zu Ethen zersetzen.
Arsin ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.02.2005, 10:27   #7   Druckbare Version zeigen
Woehler Männlich
Mitglied
Beiträge: 988
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von belsan
Ja Deine Überlegungen sind im Prinzip richtig.

Die Temperatur oberhalb der es zur Depolymerisation kommt nennt sich Ceiling-Temperatur.
Für Polyethylen liegt sie theoretisch bei 610 °C.
Ob man das experimentell wirklich durchführen kann wage ich in dem Fall aber zu bezweifeln, da doch eine ganze Reihe von Nebenreaktionen auftreten sollten.

Für Polymethylstyrol liegt die Ceiling Temperatur bei 66 °C. Da kann man das durchführen. Aber das Monomer ist dafür auch entsprechend schlecht zu polymerisieren.

EDIT: Ich vergas. Für PMMA wird das glaube ich sogar technisch durchgeführt. Die Monomerausbeute soll bei rund 90 % liegen.

Wobei noch ein Unterschied liegt zwischen Depolymerisation (Das ist das Ding, wo das Polymer sich spontan in seine Einzelteile zerlegt) und Depropagation (Das passiert dann, wenn ich ein Terminales Radikal habe, also während der Polymerisation). Poly - AMS ist auch über 66 °C stabil, und bei MMA liegt Tc bei einer Monomer - Konzentration von 1 mol/L bei etwa 220 °C, und bei Ethen - Polymerisationen kommen eher andere Effekt wie Backbiting, beta - Scission etc. zum tragen, die alles kurz & klein hauen.
Woehler ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.02.2005, 23:25   #8   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von Woehler
Wobei noch ein Unterschied liegt zwischen Depolymerisation (Das ist das Ding, wo das Polymer sich spontan in seine Einzelteile zerlegt) und Depropagation (Das passiert dann, wenn ich ein Terminales Radikal habe, also während der Polymerisation). Poly - AMS ist auch über 66 °C stabil, und bei MMA liegt Tc bei einer Monomer - Konzentration von 1 mol/L bei etwa 220 °C, und bei Ethen - Polymerisationen kommen eher andere Effekt wie Backbiting, beta - Scission etc. zum tragen, die alles kurz & klein hauen.
Die Ceiling Temperatur ist ja die grenztemperatur von dem die Reaktion vom exergonischen in den endergonischen Verlauf übergeht.
Die liegt wohl an der Entropie, da diese abnimmt, oder? Reaktion ist zwar exotherm von Ethen zu polyethylen, die entropie nimmt aber ab. Das ist doch der grund, warum es ab der Temperatur nicht mehr funktioniert, oder?

Bei Raumtemperatur, wie sieht es da aus? wie gesagt, mich interessiert es brennend ob sich rein theoretisch gesehen (ohne betrachtung der Aktivierungsenthalpie) Kunststoff wieder zu seinen edukten zersetzt. EIgentlich müsste er es ja, denn genau diese Überlegung ist ja die Grundüberlegung des Gleichgewichts, oder bringe ich etwas durcheinander??

Bis dann

Gruss

Arsin
Arsin ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.02.2005, 00:32   #9   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

So richtig klar ist mir die Bedeutung der Frage nicht, aber wenn es eine Gleichgewichtsreaktion ist, und das ist es, dann liegt natürlich im GGW thermodynamisch betrachtet auch Monomer vor.
Aus einer Überschlagsrechnung entnehme ich, dass es etwa 4.10-11g bei 100 kg eines Polyethylens mit einem Polymerisationsgrad von 3600 sind (bei RT).

(es ist allerdings nicht unwahrscheinlich, dass ich mich verrechnet habe).
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.02.2005, 07:49   #10   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von belsan
So richtig klar ist mir die Bedeutung der Frage nicht, aber wenn es eine Gleichgewichtsreaktion ist, und das ist es, dann liegt natürlich im GGW thermodynamisch betrachtet auch Monomer vor.
Aus einer Überschlagsrechnung entnehme ich, dass es etwa 4.10-11g bei 100 kg eines Polyethylens mit einem Polymerisationsgrad von 3600 sind (bei RT).

(es ist allerdings nicht unwahrscheinlich, dass ich mich verrechnet habe).
um die frage mal konkret zu stellen:
Wenn ich von 100 % Polyethylen ausgehe, dann zersetzt sich das Polyethylen doch, da es ein GGW mit ethen bilden möchte.
Wenn sich der Kunststoff bei Zimmertemperatur beispielsweise zersetzt zu Ethen, wegen des Gleichgewichtes, dann entschwindet es aus dem GGW weil es leicht flüchtig ist.

Ist meine Frage also gedanklich also berrechtigt, wenn ich frage, ob sich kunststoff dann zersetzt, weil reines Polyethylen bei Zimmertemp. doch auch spontan zu ethen reagiert. Da dieses aber flüchtig ist und aus dem GGW entweicht wird wegen des GGW die ganze zeit Ethen nachgebildet.
Ich beschreib das ganze jetzt mit dem dG-Graphen, da sich das Gleichgewicht ja von beiden seiten her freiwillig,spontan einstellt.
Das heisst auch diese Reaktion verläuft spontan bei der reaktion von Produkten zu Edukten (was nicht viel sein wird).

Jetzt eine Frage: Gedanklich müsste das so richtig sein, die Rückreaktion vom Plyethylen zum Ethen, nur passiert es in der Praxis oder hindern faktoren wie aktivierungsenthalpie etc. die Rückreaktion?
Arsin ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.02.2005, 08:23   #11   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Ich zitiere nochmal Woehler:
Zitat:
Wobei noch ein Unterschied liegt zwischen Depolymerisation (Das ist das Ding, wo das Polymer sich spontan in seine Einzelteile zerlegt) und Depropagation (Das passiert dann, wenn ich ein Terminales Radikal habe, also während der Polymerisation).
Und was das fertige PE betrifft: es gibt keinen Grund, dass es ausgerechnet in C2-Bruchstücke zerfällt - jede C-C-Bindung hat praktisch dieselbe Bindungsenergie, so dass ein eventueller Zerfall irgendwo in der Kette stattfinden kann.
Vorausgesetzt, die Aktivierungsenergie ist vorhanden.
Ist sie nicht; denn sonst würde auch Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerfallen, oder Kalk in CO2 und CaO...

Gruß,
Franz
__________________
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Alt 17.02.2005, 10:23   #12   Druckbare Version zeigen
Woehler Männlich
Mitglied
Beiträge: 988
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von Arsin
Die Ceiling Temperatur ist ja die grenztemperatur von dem die Reaktion vom exergonischen in den endergonischen Verlauf übergeht.
Die liegt wohl an der Entropie, da diese abnimmt, oder? Reaktion ist zwar exotherm von Ethen zu polyethylen, die entropie nimmt aber ab. Das ist doch der grund, warum es ab der Temperatur nicht mehr funktioniert, oder?

Arsin
Das kommt ganz auffen Standpunkt an - Thermodynamisch ja, und kinetische ist das die Temperatur, wo Hin- und Rückreaktion gleich schnell werden.
Und funktionieren kann da immer noch was, solange ich Termnierungsreaktionen habe, wiel dann können die Primärradikale miteinaner zu Dimeren, Trimeren etc. Kombinieren.

(P.S.: Der ganze Depropagations - Kram ist zufälligerweise Thema meiner Diss - oder wenigstens ein Teil davon....
)
Woehler ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.02.2005, 10:23   #13   Druckbare Version zeigen
C2H5OH Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.851
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von FK
I...oder Kalk in CO2 und CaO...
und dieses weiter in C, O und Ca. wir würden in einer sehr "elementaren" Welt leben.
__________________
Gruß,
the Hero


Man(n) ist nur dann ein Superheld, wenn man(n) sich selbst für super hält.
C2H5OH ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.02.2005, 14:52   #14   Druckbare Version zeigen
Arsin  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 578
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

danke euch vielmals , eben - die einschränkung das es nicht zerfällt ist die aktivierungsenthalpie die nicht vorhanden ist.
Die theoretischen gedanken dazu sind doch aber richtig, oder?

Gruss

Arsin
Arsin ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 17.02.2005, 16:00   #15   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Zersetzt sich Kunststoff?

Zitat:
Zitat von Arsin
danke euch vielmals , eben - die einschränkung das es nicht zerfällt ist die aktivierungsenthalpie die nicht vorhanden ist.
Die theoretischen gedanken dazu sind doch aber richtig, oder?

Gruss

Arsin
Wenn Du darauf hinaus willst, dass PE radikalisch polymerisiert wird und man Radikalreaktionen keine oder nur ein kleine Aktivierungsenergie nachsagt, dann sind Deine Überlegungen falsch, weil PE kein Radikal ist und man auch zur Bildung von Radikalen Aktivierungsnegie braucht; wie bei jedem Bindungsbruch.
Aber das hat Woehler im Prinzip schon gesagt.

EDIT: Noch eine kleine Anmerkung dazu

Eigentlich ist die formale Reaktionsgleichung nicht
n C2H4 ---> (C2H4)n
sondern
n C2H4+ H2 ---> H-(C2H4)n-H
Und da können Ethylen und PE noch so sehr im Gleichgewicht stehen, es wird ohne die Zuführung von Aktivierungsenergie nichts passieren, weder in die eine noch in die andere Richtung.

Geändert von belsan (17.02.2005 um 19:57 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
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