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Technische und makromolekulare Chemie (Fach) / TMC (Lektion)

Diese Lektion wurde von Theresa_Bo erstellt.

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• Im falle einer anionischen Polymerisation von einem 50/50 Gemisch aus Laurylvinylether und Styrol wird vermutlich Blockpolymer
• Was versteht man unter dem Glaspunkt eines Polymers und wie bestimmt man ! ihn?   Amorphe Polymere zeigen einen Sprung in in ihrer spezifischen Wärme, der mit Hilfe von DSC nachgewiesen werden kann. der Glaspunkt wird durch den Wendepunkt in der Kurve festgelegt 
• In einem Rührkesselreaktor hängen die Auswahl des Rührtyps von der Rühraufgaben ab. Welche Rühraufgaben kennen sie. Geben sie 3 Rühraufgaben an.   Vermischen, Wärmetransport, Stofftransport, Suspendieren.
• In welcher Größenordnung bewegt sich die Zahl der Rohrstoffe, der Grundchemikalien und der Zwischenprodukte in der chemischen Industrie. Rohrstoffe Grundchemikalien Zwischenprodukte a) 100 200-300 20 c
• Welche ist die weltweit größte Ölförderungsgesselschaft a) Exxon b) Shell c) Saudi Aramco a
• Was ist eine lebende Polymerisation? Es gibt anionische, kationische und radikalische lebende P. Nach vollständigem Umsatz der Monomere liegen die Kettenenden immer noch aktiv vor. Funktionalisierung von Homopolymeren oder auch Darstellung von Blockcopolymeren ist möglich. Übertragungs- und Abbruchreaktionen sind nicht vorhanden.
• Beschreiben Sie die allgemeine molekulare Struktur von Thermoplastischen Elastomeren und ihre Vor- bzw. Nachteile gegenüber „normalen“ Elastomeren und Thermoplasten. Nenne 2 thermopl. Elastomere. Was ist Thermoset? Struktur: Blockcopolymere aus Hart- (Thermoplaste) und Weichsegmenten (Elastomere). schmelzbare Polymere mit elastischen Eigenschaften. Vorteile (gegenüber Gummie (Thermosets)): Einfache Verarbeitung, größere Eigenschaftsbreite, Recycling möglich.Nachteile: teures Rohmaterial, keine billigen Füllstoffe, geringe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit Kein Schrumpf, keine Weichmacher, gut bedruckbar. Thermopl. Elastomere füllen in BEzug auf ihre Härte die Lücke zwischen Elastomeren und Thermoplasten. TPE-U (Polyurethan); TPE-S (Polystyrol-Polydien-Blockcopolymere) Thermoset: Er bezeichnet immer Kunststoffe, die bei höheren Temperaturen in der endgültigen Form ausgebacken werden. Es können Duroplaste sein oder vulkanisertes Gummi.
• Was ist das mechanische Modul (G-Modul, Schermodul, Schubmodul oder Torsionsmodul genannt)? Das Schermodul ist eine Materialkonstante, die über die elastische Verformbarkeit eines Bauteils Auskunft gibt. Die Scherspannung, die beim Weissenberg-Effekt eine große Rolle spielt kann durch das Schubmodul G ausgedrückt werden. T=G*y Wirkt eine Kraft parallel zu zwei gegenüberliegenden Flächen eines Körpers, so werden beide Flächen gegeneinander verschoben oder geschert. (Zusatzwissen: Die Belastung eines Körpers auf Scherung oder Schub wird durch die Scher- oder Schubspannung τ (N/m^2) beschrieben. Diese Scherspannung kann durch den Schermodul G (N/m^2) und den Scherwinkel γ (rad) beschrieben werden: T= G* y )
• Welche Copolymerarchitekturen kennen Sie und unter welchen experimentellen Bedingungen können sie entstehen? statistisch, alternierend, Blockcopolymere, Propfcopolymere radikalische Polymerisation => statistische Copolymereionische Polymerisation => BlockcopolymerATRP => Propfcopolymer lebende (anionische), kontrolliert radikalische => alternierende Copolymer
• Erklären Sie detailliert, wie man mittels DSC oder Röntgenweitwinkelstreuung den Kristallisationsgrad eines Polymeren bestimmen kann. Differential Scanning Calorimetry DSC: Schmelzen der Kristalle endotherm; Kristallisationsgrad proportional zur Schmelzwärme                                                                                                        Probe und Referenzprobe werden gleiche T ausgesetzt.Durch Phasenänderungen zB. Schmelzen (endotherm) oder Kristallisation (exotherm) kommt es zu delta T im Vergleich zur Referenz.Der Wärmestrom für den Temperaturausgleich wird registriert.Dient der Bestimmung von• Glasübergangstemperatur• Schmelztemperatur• Kristallisationsgrad• weitere Phasenübergänge
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• Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit einer radikalischen Polymerisation unter stationären Bedingungen mit a) der Monomerkonzentration und b) der Initiatorkonzentration? a) Geschwindigkeit steigt linear mit Monomerkonzentrationb) Geschwindigkeit steigt proportional zur Wurzel der Initiatorkonzentration
• In einer Polymerprobe haben 30% der Polymerketten eine Molmasse von 200.000 g/mol, 50% haben 150.000 g/mol und 20% haben 80.000 g/mol. Berechnen Sie das Zahlenmittel (Mn) und das Gewichtsmittel (Mw) der Molmassenverteilung, sowie die Polydispersität MolmassenmittelwerteMn = (0,3 * 200000 + 0,5* 150000 + 0,2 * 80000)/1 = 151000 g/molMw= (0,3 * 200000² + 0,5* 150000² + 0,2 * 80000²)/151000 Mw= 162450 g/molPolydispersität= 162450/151000 =1,07Uneinheitlichkeit = (162450/151000) - 1 = 0,07
• Erkläre kurz die Struktur von Elastomeren Beispiele für Elastomer? Die Moleküle in den Elastomeren sind wie bei den Duroplasten netzartig verknüpft, allerdings ist das Netz viel grobmaschiger, so dass eine Verformbarkeit möglich ist. Bsp: Latex (Polymermoleküle werden plastisch und irreversibel verformbar), Kautschuk (unvernetzte Polymere mit gummieelast. Eigenschaften), Gummi (vernetzt, elastisch verformbar, nicht schmelzbar, unlöslich)
• Auf welche beiden Arten (hinsichtlich der Edukte und des technischen Verfahrens) kann man das Polyamid Nylon 6.6 herstellen? Polykondensation der Edukte Adipinsäure und 1,6 Hexandiamin in Grenzflächenreaktion. Es entsteht Nylon 6.6 und Wasser. industrielle Synthese: Schmelzkondensation bei 270°C von AH-Salz. Es enstehen reissfeste Nylonfasern für Spritzgussteile.
• Mit welchen analytischen Methoden kann man wie nachweisen, ob es bei einer radikalischen Polymerisation zur Disproportionierung oder Kombination als Abbruchreaktion gekommen ist? NMR-Analyse: Findet sich ein endständiges H-Atom mit einer C=C- Bindung in der Nähe? Wenn nicht => Kombination IR-Spektrum: C=C? Wenn nicht =>Kombination wenn doch Disproportionierung Bei Disproportionierung kommt immer eine Doppelbindung vor.
• Beschreiben Sie an typischen Beispielen – auch mittels Reaktionsgleichung – wie a) eine anionische b) eine kationische und c) eine koordinative Ringöffnende Polymerisation abläuft. Eine ringöffnende Polymerisation ist eine Polymerisationsreaktion, bei der ein cyclisches Monomer durch Bindungsbruch und Ausbildung einer zumeist gleichartigen Bindung zu einem weiteren cyclischen Monomer zu einem linearen Polymer umgesetzt wird. Die treibende Kraft ist der Abbau der Ringspannung. Monomere, die durch ROP polymerisierbar sind: Lactame (Polyamide),Lactone(Polyester), cyclische ether (Polyether)kationisch, ringöffnende Polymerisation (siehe POM)anionisch, ringöffnende Polymerisation (siehe Perlon)koordinative Polymersiation (siehe Polyactid und Polyglycolid)
• Vergleichen Sie die Entwicklung der mittleren Molmasse mit zunehmendem Umsatz bei a) radikalischer Polymerisation, b) anionischer c) kationischer a) führt oft zu hohen Molmassen (ca. 1.000.000 g/mol) mit breiter Molmassenverteilung (Schultz-Flory-Verteilung) (Uneinheitlichkeit 3-10)         Wenig Initiator führt zu hohen Molmassen (schnelle Reaktion)                                                                                                    Diagramm y-Achse= Molmasse; x-Achse = Umsatz                                        Schon am Anfang des Reaktionsbeginns wird die höchste Molmasse erreicht und ist dann bis zum Ende der Reaktion (Umsatz 100 %) konstant. b) Die Molmasse steigt proportional zum Umsatz c) Die Molmasse steigt erst bei nahe 100%Umsatz auf ihre volle Molmasse.
• Erklären Sie die Gemeinsamkeiten und den Unterschied von Polykondensation und Polyaddition an je einem Beispiel. Gemeinsamkeit: hohe Molmassen bei Umsätze nahe 100%Monomere mind. zwei funktionelle GruppenUnterschied: Polykondensation -> Nebenprodukte wie WasserPolyaddition -> keine Nebenprodukte Beispiel: Polykondensation von Styrol mit [Fe(OH2)5OH]^+3 +H^+ +Cl^- siehe http://www.chempage.de/unterricht/12/Kunststoffe.pdf Seite 35  Polyaddition von Cyanoacrylat mit OH^-
• Beschreiben Sie möglichst detailiert die Ziegler-Natta-Katalyse (alternativ: Metallocen-Katalyse): Welcher Mechanismus? Welche Katalysatoren werden verwendet? Ziegel-Natta-Katalyse ist eine Insertionspolymerisation.                              Als Katalysator werden ZN-Mischkatalysatoren aus einer                     metallorganischen Verbindung wie AlEt3 und einer                     Übergangsmetallverbindung wie TiCl4 verwendet. Das Olefin wird vom Lewis-aciden Metallkomplex AlEt3 koordiniert und danach in die Metall-Polymer-Bindung angebaut. Als Monomer wird Ethen eingesetzt -> was zu HDPE führt,                                                Propen => isotaktisches PP                                                             Butadien, was zu Poly-(1,4 cis-Butadien) führt. Vorteil: Reaktion gelingt bei niedrigem Druck  und RT. 1.) Eines der an das Ti koordinierten Cl-Atome wird durch eine Ethyl-Gruppe ersetzt.    2.) Ein Ethan-Molekül lagert sich an eine freie Koordinationsstelle. 3.)Die Ethylen-Gruppe wandert zum Ethanrest. Es entsteht wieder eine freie Koordinationsstelle, an die wieder eine Anlagerung erfolgen kann usw.
• Erklären Sie möglichst detailliert, warum hochmolekulare Polymere (im Gegensatz zu niedermolekularen Verbindungen) in der Regel nicht mischbar sind. Polymere können in Lösung, meist eher in der Schmelze miteinander gemischt werden, um Eigenschaften zu kombinieren. Um eine vollständige Mischbarkeit zu erreichen muss delta G(mix) kleiner 0 sein. Das ist bei hochmolekularen Polymeren nicht der Fall. Mischbarkeit: Durchdringung der Komponenten auf molekularer Ebene. Theoretische Grundlagen analog zu niedermolekularen Verbindungen: delta G(mix) = delta H(mix) - T* delta S(mix) mischbar, wenn delta G(mix) kleiner 0 und () größer 0 Für Niedermolekulare Verbindungen steigt die Mischbarkeit mit T, da T delta Sm steigt  -> UCST. Polymer-Polymer-Mischungen zeigen meist LCST oberhalb der binodal Mischungsentropie ist geringer als bei niedermolekularen                     Verbindungen. Bei hochmolekularen Verbindungen ist G > 0. Flory-Huggins-Theorie beschreibt die Mischung. Die WW zwischen den Molekülen haben einfluss darauf, ob delta H größer 0 oder kleiner 0 ist. Je nach dem ist delta G auch größer oder kleiner 0. Sind die WW zwischen A-A und zwischen B-B größer als zwischen A-B, so ist es nicht mischbar. Gleiches bevorzugt gleiches.
• Auf welche Arten kann Wärme übertragen werden? a) Strahlung und Konvektion und Konduktion b) Konduktion und Konvektion und Kofraktion c) Konvektion und Strahlung und Difraktion a
• Die Wärmeleitung durch Festkörper wird beschrieben durch a) Kelvingleichung b) 1. Fouriersche Gesetz c) Das Wattsche Gesetz b
• Der Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus ist charakterisiert dadurch, dass a) beide Edukte an der Oberfläche adsorbiert werden b) Ein Edukt an der Oberfläche adsorbiert wird c) Bei mittleren Partialdrücken sich Kinetiken nullter Ordnung ergeben a
• Was ist ein Mannloch? a) Eine Einstiegsöffnung b) Eine Leiter c) Eine Sicherheitseinrichtung a
• Ordnen Sie die folgenden Alkene in der Reihenfolge ihrer Reaktivität in der Hydroformylierung: 2-Methyl-2-buten, 2-Buten, 1-Buten. Beginnen Sie mit dem aktivsten Alken a) am aktivsten ist 2-Methyl-2-buten, gefolgt von 1-Buten und 2-Buten b) am a c
• Wo befinden sich in der Raffinerie die besten "Aromatenquellen"? a) Im Reformer b) Im Cracker c) Im Steamcracker a und c
• Welche der folgenden Trennverfahren sind ausschließlich der Gruppe der thermischen Trennverfahren zuzuordnen? a) Extraktion, Flotation, Mischen, Mahlen b) Destillation, Extraktion, Absorption, Rektifikation c) Sedimentieren, Homogenisieren, Filt b
• Von welcher anorganischen Chemikalie wird weltweit die größte jährliche Masse produziert? a) Ammoniak b) Chlor c) Schwefelsäure c dann a dann b
• Zur Erdölförderung werden u.a. die folgenden Maßnahmen gerechnet: Dampffluten (1), Pumpen (2), Polymerfluten (3), Fördern durch Eigendruck (4), Einpressen von Wasser (5), Tensidfluten (6). Welcher Zuordnung zu den folgenden drei Bereichen der Förder b
• Welches sind die Aufgaben der chemischen Reaktionstechnik? a) Ermitteln der mechanischen und thermischen Trennverfahren für optimale Reaktionsbedingungen b) Festlegen des optimalen Standortes für neue Chemieanlagen bei optimalen Reaktionsbedingun a und c
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• Die Ethylen-Kapazität eines modernen Steamcrackers liegt heute in einer Größenordnung von a) 3 Mio t/a b) 1 Mio t/a c) 0.3 Mio t/a b
• Die spezifische Oberfläche eines 1 Liter Rundkolbens beträgt 48m^2/m^3. Wie groß ist bei gleicher Geometrie die spezifische Oberfläche eines 1m^3 Reaktors? a) 48 m^2/m^3 b) 16 m^2/m^3 c) 4,8 m^2/m^3 a) Verändert sich nicht !!
• Die Maßstabsübertragung erfolg nach bestimmten Kriterien. Welches ist das am häufigsten verwendete Kriterium der Maßstabsübertragung? a) konstante Rührerdrehzahl N= konst. b) konstante Reynolds-Zahl Re = konst. c) konst. volumenspezifische Rührl b ist das häufigste Kriterium doch es werden alle drei Kriterien normalerweise verwendet!
• Welchen Zusammenhang beschreibt die Antoine - Gleichung? a) Reaktionsgeschwindigkeit als Funktion der Temperatur b) Sättigungsdampfdruck eines Reinstoffes als Funktion der Temperatur c) Diffusionskoeffizient eines Gases als Funktion des Druckes b
• In welcher Größenordnung liegt der molekulare Diffusionskoeffizient von Flüssigkeiten? a) ca. 10^-5 m^2/s b) ca. 10^-9 m^2/s c) ca. 10^-14 m^2/s a
• Welche Therme sind in der allgemeinen Stoffbilanz für einphasige Systeme zu berücksichtigen? a) Änderungen infolge Akkumulation, Diffusion, Übergang und Reaktion b) Änderungen infolge Konvektion, Diffusion, Übergang und Reaktion c) Änderungen in ?????
• Zur Beurteilung der Leistung eines Reaktors werden häufig Umsatz - Damköhler - Zahl - Beziehungen verwendet. Die Damköhler-Zahl 1. Art wird als Verhältis zweier Zeiten definiert. Welche Zeiten sind das? a) Verhältnis der Zeitkonstande der Reaktio c)
• Es soll eine Rkt 2. Ordnung mit dem stöchiometrischen Einsatzverhältnis der Reaktionspartner bei gegebenen Volumenstrom durchgeführt werden.Welcher Reaktortyp benötigt bis zum Erreichen des gleichen Umsatzes das kleinste Reaktionsvolumen? a) der P ??
• Die Bodenzahl für die Rektifikation einer Mischung zweier organische Substanzen kann bestimmt werden mit dem: a) Dreiecksdiagramm b) McCabe-Thiele-Diagramm c) Mollier-Diagramm b
• Mit welchem Trennverfahren lassen sich homogene (einphasige) Mischungen trennen? a) Destillieren, Rektifizieren, Absorbieren b) Destillieren, Flotieren, Sichten c) Flotieren, Klassieren, Extrahieren a
• Autokatalytische Reaktionen führt man zum Erzielen hoher Raum-Zeit-Ausbeuten in einer Reaktorschaltung aus a) einem kontinuierlichen Rührkesselreaktor gefolgt von einem Strömungsrohrreaktor durch b) einem kontinuierlichen Rohrreaktor gefolgt von a
• Wann ist bei gleichem Reaktorvolumen und gleichem Umsatzgrad die Verweilzeit im Strömungsrohr größer als im kontinuierlichem Rührkessel?a) dieser Fall ist nicht möglich b) Bei einer Reaktionsordnung größer null. c) Bei einer Reaktionen nullter d
• Wann bezeichnet man einen Reaktor als homogen? a) Wenn Reaktanden nur einmal in den Reaktor eingefüllt werden. b) Wenn der Reaktor nur aus einem Material gefertigt ist. c) Wenn die Konzentration im gesamten Reaktorvolumen konstant ist. d) Eine c
• Wann bezeichnet man einen Reaktor als stationär? a) Wenn der Reaktor während der Reaktion nicht bewegt wird. b) Wenn die örtliche Konzentration zeitlich konstant ist. c) Wenn die Konzentration im gesamten Reaktorvolumen konstant ist. d) Eine b
• Wann kommt der diskontinuierliche Rührkessel zur Anwendung? a) Bei Bedarf an einer geringen Produktionsmenge. b) Wenn die Produktqualität vernachlässigbar ist. c) Wenn die Reaktion zu Feststoffen führt. d) Bei sehr langsamen Reaktionen. a
• Welcher Reaktor bringt optimale Ausbeuten bei autokatalytischen Reaktionen? a) Kontinuierlicher Rührkessel b) Strömungsrohr c) Erst kontinuierlicher Rührkessel, dann Strömungsrohr d) Diskontinuierlicher Rührkessel c
• Welche Eigenschaften muss ein Tracer haben? a) Er darf nicht reagieren und sollte in geringen Konzentrationen nachweisbar sein. b) Er sollte an den Reaktorwänden adsorbiert werden. c) Er sollte sich möglichst schnell zersetzen. d) Er sollte die a
• Welche Antwortfunktion wird nach Eingabe eines Tracerpulses in einem Reaktor direkt gemessen? a) Verweilzeitverteilung b) Verweilzeitsummenfunktion c) Äquivalente Rührstufenzahl d) Mittlere Verweilzeit a
• Welche Kombination von Rührkessel und Strömungsrohr vergrößert die Verweilzeit des Tracers? a) Strömungsrohr auf Kaskade b) Kaskade auf Strömungsrohr c) Eine eindeutige Aussage ist nicht möglich. d) Das Verweilzeitverhalten ist unabhängig von d
• Welcher der folgenden Begriffe ist mit dem Dispersionsmodell und nicht mit dem Kaskaden- oder Zellenmodell verbunden? a) Kursschlussströmung b) Konvektion c) Totraumvolumen b

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