2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen 2

Transkript

1 2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen 2

2 Kunststoffe (Klebstoffe) werden in drei Gruppen eingeteilt:

3 2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen Um den richtigen Klebstoff auszuwählen, müssen wir seine Eigenschaften kennen. Dazu lernen wir nun einige chemische Grundsätze: Wie Kunststoffe/Klebstoffe hergestellt werden Was Plastomere, Elastomere und Duromere sind Was bei einer physikalischen bzw. chemischen Aushärtung geschieht Wie Kunststoffe bei Temperatur- und Original-Lösemitteleinwirkung reagieren.

4 Analyse Synthese Makromoleküle/Polymere bestehen aus Monomeren, Monomere aus Molekülen, Moleküle aus Atomen.

5 Alles in unserer Umgebung, ob fest, flüssig oder gasförmig ist Materie!

6 Atommodell nach Bohr

7 Atommodell nach Bohr

8 Proton (positive Ladung) Elektronenschale 3 (M) Neutron (neutral) Elektronenschale 2 (L) Atomkern Elektron (negativ) Element: Aluminium Bsp.: Maschinenanschläge, Wetterschenkel, Profile, Beschlägeteile, Dekorfolien

9 Atommodell nach Kimball (Kugelwolkenmodell)

10 Vom Atommodell zum Periodensystem 8 Elektronen max. auf äusserster Schale (Ausnahmen H und He) 4 kugelförmige Aufenthaltsräume mit max. 2 Elektronen Aufenthaltsräume zuerst einfach, dann doppelt besetzt Wenn Valenzschale voll (2 oder 8 Elektronen) > neue Schale

11 Äusserste Schale max. acht Elektronen (Ausnahmen H und He) In jedem Aufenthaltsraum

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13 Wenige Valenzelektronen, viele Schalen = Metallatome Viele Valenzelektronen, wenige Schalen = Nichtmetallatome

14 Si Silizium S Schwefel O Sauerstoff Ne Neon Na Natrium C Kohlenstoff 2 2 He Helium F Fluor Cl Chlor Al Aluminium 7(Q) 6(P) 5(O) 4(N) 3(M) 2(L) 1(K) Anzahl Elektronen auf den Schalen Ordnungs- zahl Abkür- zung Element

15 Schale (Periode) Edelgasregel Elemente Symbol Elektronenzahl äusserste Schale 1 (K) Helium He 2 2 (L) Neon Ne 8 3 (M) Argon Ar 8 4 (N) Krypton Kr 8 5 (O) 6 (P) Xenon Xe 8 Randon Rn 8

16 4.1 Chemie: Behandelte Lernziele Lernziele Kap Einführung Die Vielfältigkeit der Kunststoffe, die der Schreiner verarbeitet, kennen. Die drei Gruppen der Kunststoffunterteilung nennen und die Materialien zuweisen. Den Zusammenhang mit dem Kapitel 2.3 Klebstoffe herstellen. Lernziele Kap Aufbau der Materie Den Begriff Materie definieren. Die Grösse eines Atoms im Vergleich mit einem Tennisball, respektive der Erde kennen. Lernziele Kap Atommodell Das Atommodell nach Bohr beschreiben. Das Atommodell nach Kimball beschreiben. Den Begriff Valenzelektronen erklären. Lernziele Kap Periodensystem der Elemente Den Aufbau des Periodensystems der Elemente erklären. Metall- und Nichtmetallatome auf diesem System erkennen. Lernziele Kap Synthese, Analyse Die beiden Begriffe unterscheiden.

17 Repetition mit dem Lern-APP Was ist das Periodensystem?

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19 4.1 Chemie: Zu behandelnde Lernziele Lernziele Kap Bindungen zwischen den Atomen Die Edelgasregel mit dem Periodensystem erklären. Die drei Bindungsarten anhand ihres Produktes und ihrer Merkmale unterscheiden. Die Entstehung einer Atombindung/Molekül beschreiben. Die Entstehung einer Ionenbindung/Salze beschreiben. Die Entstehung einer Metallbindung/Metalle beschreiben.

20 Drei Bindungsarten zwischen Atomen Die Fähigkeit, Bindungen einzugehen, hängt weitgehend von der Besetzung der äussersten Elektronenschale, den Valenzelektronen ab. Atome streben danach, die äusserte Elektronenschale den Edelgasen ähnlich aufzufüllen => Edelgasregel! Atombindungen > Molekül (Nichtmetallatome) bilden Monomere > Makromoleküle = Kunststoffe Ionenbindungen > Salze (Nichtmetall- und Metallatome) Metallbindungen > Metalle (Metallatome)

21 1. Name des Elements? 2. Name des roten Teilchens? 3. Ladung des roten Teilchens? 4. Name des grünen Teilchens? 5. Ladung des grünen Teilchens? Wasserstoff Proton positiv Elektron negativ

22 6. Name des Elements? 7. Name des weissenteilchens? 8. Ladung des weissen Teilchens? Sauerstoff Neutron neutral

23 Bindungsart: Name des Teilchens: Stoff: Summenformel: H 2 O Elektronenpaarbindung Molekül Wasser Strukturformel: H-O-H

24 Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen mit Hilfe des Periodensystems 01 Ein Atom hat die Ordnungszahl 8. a) Um welches Element handelt es sich? b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms? 02 Ein Atom hat die Ordnungszahl 1. a) Um welches Element handelt es sich? b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms? 03 Ein Atom hat die Ordnungszahl 6. a) Um welches Element handelt es sich? b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms?

25 04 Wasser besteht aus Sauerstoff- und Wasserstoffatomen. a) Schreiben Sie die Summenformel von Wasser auf. b) Zeichen Sie die Strukturformel von Wasser. 05 Kohlendioxid aus Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen. a) Schreiben Sie die Summenformel von Kohlendioxid auf. b) Zeichen Sie die Strukturformel von Kohlendioxid. 06 Wie nennt man die Bindung, welche aus Nichtmetallatomen besteht? 07 Zeichnen Sie mit dem Bohrschen Atommodell ein Stickstoffatom und schreiben Sie die einzelnen Teile im Atom an.

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27 Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen mit Hilfe des Periodensystems 01 Ein Atom hat die Ordnungszahl 8. a) Um welches Element handelt es sich? Sauerstoff b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms? Ein Atom hat die Ordnungszahl 1. a) Um welches Element handelt es sich? Wasserstoff b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms? Ein Atom hat die Ordnungszahl 6. a) Um welches Element handelt es sich? Kohlenstoff b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale? c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms? 4 4

28 04 Wasser besteht aus Sauerstoff- und Wasserstoffatomen. a) Schreiben Sie die Summenformel von Wasser auf. b) Zeichen Sie die Strukturformel von Wasser. H-O-H H 2 O 05 Kohlendioxid aus Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen. a) Schreiben Sie die Summenformel von Kohlendioxid auf. b) Zeichen Sie die Strukturformel von Kohlendioxid. CO 2 O=C=O 06 Wie nennt man die Bindung, welche aus Nichtmetallatomen besteht? Molekül 07 Zeichnen Sie mit dem Bohrschen Atommodell ein Stickstoffatom und schreiben Sie die einzelnen Teile im Atom an. (nächste Seite)

29 07 Zeichnen Sie mit dem Bohrschen Atommodell ein Stickstoffatom und schreiben Sie die einzelnen Teile im Atom an. Element: Stickstoff Proton (positive Ladung) Neutron (neutral) Elektronenschale 2 Atomkern Elektron (negativ)

30 4.1 Chemie: Behandelte Lernziele Lernziele Kap Bindungen zwischen den Atomen Die Edelgasregel mit dem Periodensystem erklären. Die drei Bindungsarten anhand ihres Produktes und ihrer Merkmale unterscheiden. Die Entstehung einer Atombindung/Molekül beschreiben. Die Entstehung einer Ionenbindung/Salze beschreiben. Die Entstehung einer Metallbindung/Metalle beschreiben.

31 Repetition mit dem Lern-APP Atom, Ion, Moleküle, was ist der Unterschied?

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33 4.1 Chemie: Zu behandelnde Lernziele Lernziele Kap Kunststoffe Die häufigsten Kunststoffprodukte in einer Schreinerei aufzählen. Vor- und Nachteile von Kunststoffen nennen. Die Elektronenpaarverbindungen von Nichtmetallatomen im Prinzip erklären. Die wichtigsten Elemente/Atome in der Kunststoffchemie aufzählen. Einfache Moleküle (Atombindungen) im Modell erklären. Die Begriffe Molekül, Monomer und Makromolekül/Polymer erklären. Die drei Herstellarten der Makromoleküle aus Monomeren nennen. Die drei Verbindungen/Gruppen der Makromoleküle nennen Die Eigenschaften von Plastomeren, Elastomeren und Duromeren sowie ihr Verhalten bei Erwärmung und bei Einwirkung des Originallösemittels beschreiben. (K ) Die zwei Abbindvorgänge bei flüssigen Kunststoffen beschreiben sowie die Produkte (Plastomere, Elastomere, Duromere) nennen. (K ) Weitere Werkstoffe aus Kunststoffen die der Schreiner verarbeitet, aufzählen und die Anwendung nennen.

34 Fehlendes Elektron zur Vollbesetzung der äussersten Schale. Atome gehen Bindungen ein, weil sie auf ihrer äussersten Schale acht Elektronen haben möchten (Ausnahme 1. oder k-schale mit zwei Elektronen). Die zu dieser Besetzung nötigen Elektronen ergeben die Bindestellen, die ein Atom hat. Man nennt diese auch Wertigkeit.

35 Kunststoffe setzen sich vor allem aus folgenden fünf Elementen zusammen:

36 Dies sind alles Nichtmetallatome, welche untereinander Atombindungen, also Moleküle bilden. Teilweise werden solche Moleküle künstlich hergestellt oder aus Erdöl gewonnen.

37 Ausgangsmoleküle = Monomere Verbindung vieler Monomere = Makromoleküle/Polymere Doppelbindungen Monomere aufgespalten, weitere Bindungsstellen = Riesenmolekül

38 Drei Kunststoff-Herstellungsarten Polymerisation: Viele gleiche Moleküle verbinden sich zu Faden- oder Kettenmolekülen. Polykondensation: Zwei oder mehrere gleiche oder versch. Moleküle verbinden sich unter Abspaltung von z. B. Wasser zu Fadenmoleküle- oder bis zu 3-dimensional verknüpfte Makromoleküle. Polyaddition: Zwei verschiedene Moleküle verbinden sich durch Atomwanderung zu Fadenmoleküle und 2-oder 3-dimensional verknüpfte Makromoleküle.

39 Herstellung von Kunststoffen Thermoplasten Elastoplasten Duroplasten Polymerisation Polyaddition Polykondensation

40 Drei Verbindungen der Makromoleküle untereinander Plastomere: Makromoleküle ohne feste gegenseitige Verbindung ineinander verfilzt. Elastomere: Makromoleküle sind weitmaschig, durch feste Verbindungen verknüpft. Duromere: Makromoleküle sind eng, 3-dimensional verzweigt und gegenseitig verknüpft.

41 Drei Verbindungen der Makromoleküle untereinander Plastomere: - Warm verformbar (Schmelzkleber) - Schweissbar - Mit Lösemittel lösbar Elastomere: - Elastisch (elastischer Schleifschwamm) - Quellbar - Nicht schweissbar Duromere: - Bleiben hart bis zur Zersetzungstemperatur (DD-Lack) - Grössenänderung durch Temperaturänderung

42 Drei Verbindungen der Makromoleküle untereinander Plastomere: - PVC Polyvinylchlorid - PVAC Ployvinylacetat, Dispersionsklebstoffe - EVA Schmelzklebstoffe Elastomere: - Silikone - Kontaktklebstoffe Duromere: - Kunstharzplatten - Furnierklebstoffe (Harnstoff-Formaldehyd) - PU-Montagekleber

43 Zwei Abbindvorgänge flüssiger Kunststoffe

44 Zwei Abbindvorgänge flüssiger Kunststoffe Physikalisch abbindend: Es entsteh ein Plastomer. Chemisch abbindend: Es entsteht ein Elastomer oder ein Duromer.

45 4.1 Chemie: Behandelte Lernziele Lernziele Kap Kunststoffe Die häufigsten Kunststoffprodukte in einer Schreinerei aufzählen. Vor- und Nachteile von Kunststoffen nennen. Die Elektronenpaarverbindungen von Nichtmetallatomen im Prinzip erklären. Die wichtigsten Elemente/Atome in der Kunststoffchemie aufzählen. Einfache Moleküle (Atombindungen) im Modell erklären. Die Begriffe Molekül, Monomer und Makromolekül/Polymer erklären. Die drei Herstellarten der Makromoleküle aus Monomeren nennen. Die drei Verbindungen/Gruppen der Makromoleküle nennen Die Eigenschaften von Plastomeren, Elastomeren und Duromeren sowie ihr Verhalten bei Erwärmung und bei Einwirkung des Originallösemittels beschreiben. (K ) Die zwei Abbindvorgänge bei flüssigen Kunststoffen beschreiben sowie die Produkte (Plastomere, Elastomere, Duromere) nennen. (K ) Weitere Werkstoffe aus Kunststoffen die der Schreiner verarbeitet, aufzählen und die Anwendung nennen.

46 2.3.7 Klebstoffübersicht 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen Um den richtigen Klebstoff auszuwählen, müssen wir seine Eigenschaften kennen. Dazu lernen wir nun einige chemische Grundsätze: Wie Kunststoffe/Klebstoffe hergestellt werden Was Plastomere, Elastomere und Duromere sind Was bei einer physikalischen bzw. chemischen Aushärtung geschieht Wie Kunststoffe bei Temperatur- und Original-Lösemitteleinwirkung reagieren. Klebstoffart Plastomer Elastomer Duromer Physikalisch Chemisch Dispersionsklebstoff Kontaktklebstoff Schmelzklebstoff Montagekleber Reaktionsklebstoff Epoxydharzkleber

47 2.3.7 Klebstoffübersicht 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen Um den richtigen Klebstoff auszuwählen, müssen wir seine Eigenschaften kennen. Dazu lernen wir nun einige chemische Grundsätze: Wie Kunststoffe/Klebstoffe hergestellt werden Was Plastomere, Elastomere und Duromere sind Was bei einer physikalischen bzw. chemischen Aushärtung geschieht Wie Kunststoffe bei Temperatur- und Original-Lösemitteleinwirkung reagieren. Klebstoffart Plastomer Elastomer Duromer Physikalisch Chemisch Dispersionsklebstoff X X Kontaktklebstoff X X Schmelzklebstoff X X Montagekleber X X Reaktionsklebstoff X X Epoxydharzkleber X X

48 Grundsätzliches Verhalten der Klebstoffgruppen: bei Temperatur- Einwirkung bei Einwirkung des Original-Lösemittels Plastomere Elastomere Duromere

49 Repetition mit dem Lern-APP

50 Vorbereitung Lernkontrolle 2 auf dem lern-app und bin-educa Chemie und Kunststoffchemie K bis und mit K Klebstoffübersicht