Unterschied zwischen verzweigtem Polymer und linearem Polymer

Hauptunterschied - verzweigtes Polymer vs. lineares Polymer

Ein Polymer ist eine Art Makromolekül, das durch Polymerisation kleiner Einheiten, die als Monomere bekannt sind, hergestellt wird. Polymere sind eine vielfältige Gruppe von Makromolekülen. Daher gibt es eine Reihe von Klassifizierungen zur Kategorisierung von Polymeren nach Ursprung (wie natürlichen, synthetischen Polymeren), Eigenschaften (wie Elastomeren, Duroplasten, Thermoplasten), Polymerisationsmechanismus (wie Additionspolymerisation, Kondensationspolymerisation), Struktur, etc. Basierend auf der Struktur eines Polymers kann es ein lineares Polymer, ein verzweigtes Polymer oder ein Netzwerkpolymer sein. Der Hauptunterschied zwischen verzweigten Polymeren und linearen Polymeren besteht darin verzweigte Polymere haben eine verzweigte Struktur, während lineare Polymere eine lineare Struktur haben.

Wichtige Bereiche

1. Was ist ein verzweigtes Polymer?
     - Definition, verschiedene Formulare und Eigenschaften
2. Was ist ein lineares Polymer?
     - Definition, verschiedene Formulare und Eigenschaften
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen verzweigtem Polymer und linearem Polymer
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen verzweigtem Polymer und linearem Polymer
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Ataktisches, verzweigtes Polymer, isotaktisches, lineares Polymer, Makromolekül, Monomere, Polymer, Polymerisation, Syndiotaktikum, Taktizität

Was ist ein verzweigtes Polymer?

Ein verzweigtes Polymer ist ein Makromolekül, das durch Polymerisation von Monomeren hergestellt wird und eine verzweigte Struktur hat. Die Verzweigung von Polymeren erfolgt, indem einige Atome aus der Polymerkette durch Substituenten ersetzt werden. Die Eigenschaften dieser Polymere werden hauptsächlich durch das Ausmaß der Verzweigung beeinflusst. Der Substituent ist eine andere Polymerkette, die aus kovalent gebundenen Monomereinheiten besteht. Diese Seitenketten können entweder kurze Ketten oder lange Ketten sein.

Verschiedene Arten von verzweigten Polymeren

Pfropfpolymer

Ein Pfropfpolymer ist ein verzweigtes Polymer mit Seitenketten, die aus anderen Monomeren als der der Hauptkette bestehen. Mit anderen Worten, es ist ein segmentiertes Copolymer, das aus einem linearen Grundgerüst besteht, das durch Verzweigungen eines Polymers eines anderen Typs substituiert ist.

1: Ein Pfropfpolymer

Kammpolymer

Nach dem Goldbuch der IUPAC ist ein Kammpolymer ein aus Kammmakromolekülen aufgebautes Polymer. Mit anderen Worten, es besteht aus Seitenketten auf derselben Seite des Rückgrats, und das Polymer erscheint dann wie ein Kamm.

Bürstenpolymer

Diese Form von Polymeren sieht aus wie ein Pinsel, bei dem das Rückgrat durch Seitenketten aus verschiedenen Punkten ersetzt wird. Die Dichte ist in diesen Polymeren hoch.

Sternförmiges Polymer

Diese Form ist die einfachste Form anderer verzweigter Polymerformen. Diese Struktur enthält mehrere lineare Polymerketten, die in einem zentralen Kern angebracht sind.

Abbildung 2: Verschiedene verzweigte Polymerstrukturen

Einige Beispiele für verzweigte Polymere

• Stärke
• Glykogen
• Polyethylen niedriger Dichte

Verzweigte Polymere sind oft amorph, da sie aufgrund von Verzweigungen nicht regelmäßig dicht verpacken können. Daher ist die Dichte auch geringer als bei linearen Polymeren. Sie haben auch niedrigere Schmelzpunkte und Siedepunkte.

Was ist ein lineares Polymer?

Ein lineares Polymer ist ein Makromolekül, das aus vielen Monomereinheiten besteht, die in einer geraden Linie angeordnet sind. Ein lineares Polymer besteht aus einer einzigen kontinuierlichen Kette sich wiederholender Einheiten. Die aneinander gebundenen Atome bilden kovalent das Rückgrat des Polymers. Ein lineares Polymer kann Seitengruppen aufweisen, die an das Gerüst gebunden sind. Diese Seitengruppen werden Anhängergruppen genannt. Diese Seitengruppen sind jedoch keine Seitenketten. Wenn sie Seitenketten waren, ist das Polymer nicht mehr linear; es ist dann ein verzweigtes Polymer.

In einem linearen Polymer können die Seitengruppen in verschiedenen Mustern angeordnet sein. Diese Muster werden unter dem Begriff Taktizität beschrieben - der relativen Regelmäßigkeit einer Polymerkette. Taktizität ist die stereochemische Anordnung der Einheiten in der Hauptkette eines Polymers. Entsprechend der Taktizität eines Polymers können diese linearen Polymere in drei Hauptgruppen unterteilt werden, nämlich isotaktische Polymere, syndiotaktische Polymere und ataktische Polymere.

Taktizität in Polymeren

Isotaktische Polymere

Isotaktische Polymere haben ihre Seitengruppen auf der gleichen Seite der Polymerkette. Diese Polymere sind normalerweise halbkristallisierend.

Syndiotaktische Polymere

Syndiotaktische Polymere weisen abwechselnd ihre Seitengruppen auf. Dies sind meistens kristalline Polymere.

Ataktische Polymere

Ataktische Polymere haben die Seitengruppen in zufälliger Weise. Ataktische Polymere sind amorph.

Abbildung 3: Taktizität in Polymeren

Das Grundgerüst kann entweder aus demselben Monomer oder aus verschiedenen Monomeren bestehen. Wenn es sich um dasselbe Polymer handelt, wird es als lineares Homopolymer bezeichnet. Wenn das Rückgrat aus verschiedenen Monomeren besteht, spricht man von linearem Copolymer. Diese Copolymere können in verschiedenen Formen gefunden werden, wie alternierende Copolymere (wobei die Polymerkette aus regulären alternierenden Monomeren zusammengesetzt ist), periodische Copolymere (wo die Monomere in einer sich wiederholenden Reihenfolge angeordnet sind) und Blockcopolymere (wo sich die Blöcke verschiedener Monomere befinden in einer linearen Kette angeordnet).

Einige Beispiele für lineare Polymere

• Teflon
• Polypropylen
• Polystyrol

Lineare Polymere sind oft halbkristallin oder kristallin; Da es keine Verzweigungen gibt, können die Polymerketten dicht verpackt werden. Daher ist die Dichte hoch. Der Schmelzpunkt und der Siedepunkt werden erhöht, da zum Trennen dieser dicht gepackten Polymerketten eine hohe Energie erforderlich ist.

Ähnlichkeiten zwischen verzweigtem Polymer und linearem Polymer

• Beides sind Makromoleküle.
• Beide werden durch Polymerisation von Monomeren gebildet.
• Beide haben hohe Molekulargewichte.
• Beide Typen haben ein Rückgrat aus Atomen, die kovalent miteinander verbunden sind.
• Beide zeigen Taktizität.

Unterschied zwischen verzweigtem Polymer und linearem Polymer

Definition

Verzweigtes Polymer: Ein verzweigtes Polymer ist ein Makromolekül, das durch Polymerisation von Monomeren hergestellt wird und eine verzweigte Struktur hat.

Lineares Polymer: Ein lineares Polymer ist ein Makromolekül, das aus vielen Monomereinheiten besteht, die in einer geraden Linie angeordnet sind.

Struktur

Verzweigtes Polymer: Verzweigte Polymere haben eine lineare Polymerkette, die mit einer oder mehreren Polymerketten (entweder kurze oder lange Polymerketten) substituiert ist..

Lineares Polymer: Lineare Polymere haben eine gerade Polymerkette, die aus seitenständigen Gruppen bestehen kann oder nicht.

Verzweigung

Verzweigtes Polymer: Verzweigung liegt in verzweigten Polymeren vor.

Lineares Polymer: Verzweigungen fehlen in linearen Polymeren.

Seitengruppen

Verzweigtes Polymer: Verzweigte Polymere haben Polymerketten als Seitengruppen.

Lineares Polymer: Lineare Polymere haben Seitengruppen als Seitengruppen. Sie sind keine Polymerketten.

Verpackung

Verzweigtes Polymer: Verzweigte Polymere sind lose verpackt.

Lineares Polymer: Lineare Polymerketten können dicht verpackt werden.

Dichte

Verzweigtes Polymer: Die Dichte der verzweigten Polymere ist gering.

Lineares Polymer: Die Dichte linearer Polymere ist hoch.

Schmelzpunkt und Siedepunkt

Verzweigtes Polymer: Der Schmelz- und Siedepunkt von verzweigten Polymeren ist niedriger als der von linearen Polymeren.

Lineares Polymer: Der Schmelz- und Siedepunkt von linearen Polymeren ist höher als der von verzweigten Polymeren.

Komplexität

Verzweigtes Polymer: Verzweigte Polymere haben eine komplexe Struktur.

Lineares Polymer: Lineare Polymere haben eine einfache Struktur.

Beispiele

Verzweigtes Polymer: Einige Beispiele für verzweigte Polymere umfassen Stärke, Glykogen usw.

Lineares Polymer: Einige Beispiele für lineare Polymere umfassen Teflon, Polypropylen usw.

Fazit

Ein Polymer ist ein riesiges Molekül, das eine große Anzahl sich wiederholender Einheiten enthält. Polymere können in Abhängigkeit von ihren Strukturen als lineare Polymere und verzweigte Polymere gruppiert werden. Der Hauptunterschied zwischen verzweigten Polymeren und linearen Polymeren besteht darin, dass verzweigte Polymere eine verzweigte Struktur haben, während lineare Polymere eine lineare Struktur haben.

Verweise:

 1. "Datenbank für Polymereigenschaften". Verzweigte Polymere, hier erhältlich.
2. Lazonby, John. „Polymere: ein Überblick.“ Die wesentliche chemische Industrie online, hier erhältlich.
3. „Verzweigung (Polymerchemie)“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. Oktober 2017, hier verfügbar.
4. „Taktizität“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2. Dezember 2017, hier verfügbar.
5. Internationale Union für reine und angewandte Chemie. „Kammpolymer.“ IUPAC Gold Book - Kammpolymer, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "Graft copolymer 3D" von Minihaa - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia
2. "RAFT Architecture" Von Chem538w10grp4 - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia
3. “Polypropylen-Taktizität de” von Minihaa - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia