Polymere Und Softmaterials S4 at FHNW - Fachhochschule Nordwestschweiz | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Polymere und Softmaterials S4 an der FHNW - Fachhochschule Nordwestschweiz

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen Polymere und Softmaterials S4 Kurs an der FHNW - Fachhochschule Nordwestschweiz zu.

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Welche Polymerklassen lassen sich unterscheiden?

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Unterschieden wird in die Homo- und Copolymere. Homopolymere bestehen aus einer Art von Wiederholungseinheit (AAAAA), während Copolymere auch verschiedenen Arten von Wiederholungseinheiten bestehen. Diese können in verschiedenen Anordnungen bzw. Reihenfolgen vorkommen (ABABAB bzw. AABBAA). Copolymere können dann noch in Block (Lange alternierende Domänen an We), Graft (besitzt Seitenketten), Statistische oder Alternierende unterteilt werden. Oder auch nach Quellen, wie organisch, anorganisch, natürlich oder (semi-)synthetische Polymere.

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Was versteht man unter dem sogenannten Polymerisierungsgrad?

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Polymerisierungsgrad = Anzahl Grundbausteine pro Polymermoleküle Berechnung: mittlere molare Masse des Polymers [Mn] / molare Masse des Monomers

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Was bestimmt man mit dem Polydispersitivitätsindex (PDI) und was sagt er aus? Welchen Wert hat ein Polymer, das nur aus einem Molekültyp besteht? 


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Der PDI beschreibt den Quotient aus Mw und Mn: 𝑃𝐷𝐼 = (𝑀𝑤 / 𝑀𝑛) Mit dem PDI wird die Molekulargewichtsverteilung bestimmt und somit eine Aussage gemacht, wie dispers die Verteilung ist. Je grösser der Wert desto breiter ist die Verteilung -> breitere Gauss-Verteilung.

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Woran kann man einfach ein amorphes von einem kristallinen Polymer unterscheiden?

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Gemessen werden kann es häufig über das Schmelzverhalten (scharfer Schmelzpunkt oder Glasübergang) oder mittels DSC, wo die Wärmekapazität gemessen wird.

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Lignin ist ein sehr wichtiger natürlicher Rohstoff. Wo kommt er vor und welche Funktion kommt ihm in seiner natürlichen Umgebung zu?

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Lignine bilden eine Gruppe von phenolischen Makromolekülen, die sich aus verschiedenen Monomerbausteinen zusammensetzen. Die Monomere gehören zu der Gruppe der Phenylpropanoide. Lignin sorgt für die Stärkung der Pflanzen, in dem es in die Zellwand eingelagert wird und es so zu Verholzung der Zelle kommt. Lignine sind wesentlich für die Festigkeit pflanzlicher Gewebe, vor allem für ihre Druckfestigkeit, während die eingelagerten Cellulosefasern die Zugfestigkeit gewährleisten. Es dient zusätzlich als Frassschutz, da «Verletzungen» infiziert werden können und so die Ausbreitung von Parasiten verhindert werden kann. Zumbeispiel Propylbenzen

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Mit welchen Methoden kann man die Molekulargewichtsverteilung von Polymeren bestimmen. Benennen Sie drei Methoden.

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• Chromatographie (Size exclusion chromatographie)

 • MS (MALDI-TOF, jedoch eher «geringere» Molmassen) 

• Lichtstreuung 

• Viskosität (mit Viskosimeter) 

• Sedimentation

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Erklären Sie den Prozess der Dotierung bei Halbleitern und was versteht man unter einem n-dotierten und p-dotierten Halbleiter?

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Beispielsweise Silizium mit seinen vier Valenzelektronen ist ein Halbleiter, welche bei Raumtemperatur eher schlecht leitet. Dennoch werden bei der Erhitzung Elektronen aus dem starren System geschlagen und können fortan Ladungen übertragen. Durch die Zugabe resp. Substitution von Elementen mit 3 oder 5 Valenzelektronen, können Elektronenlücken oder Elektronenüberschüsse erreicht werden. 

n-Dotierung (negativ) = Zugabe von Elementen mit mehr als 4 Valenzelektronen (zB. Phosphor) = im Kristallgitter sind freie Elektronen vorhanden 

p-Dotierung (positiv) = Zugabe von Elementen mit weniger als 4 Valenzelektronen (zB. Bor) = im Kristallgitter sind Elektronenlücken vorhanden

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Worin unterscheidet sich Kollage von Keratin (strukturell)?

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Kollagen = im Knochen, Sehnen, Knorpel, … Keratin = in Haaren, Hörnern, Nägel, … Beide sind lineare, fasrige Strukturproteine. Beim Kreatin ist der α-Helix rechtsdrehend und die Verknüpfung mit einem solchen zweiten α -Helix, dann linksdrehend. Diese bilden ein Filament, welche sich in einer Packung zusammenschliessen. Beim Collagen hingegen ist der α -Helix linksdrehend und dann drei Helixe linksdrehend verbunden.

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Cyclodextrine sind eine ganz besondere Form von Oilgosacchariden. Welche drei Typen unterscheidet man?

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Cyclodextrine bestehen aus mehreren, zu einem Ring verknüpften Glucose-Bausteinen. Die Einheiten sind glykosidisch verknüpft. Die Ringgrösse wird durch die Anzahl Glucose-Bausteine unterschieden α-Cyclodextrin = 6 Zuckerringe, β-Cyclodextrin = 7 Zuckerringe, y-Cyclodextrin = 8 Zuckerringe

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Worin unterscheiden sich Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste voneinander?

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Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste weisen strukturelle Unterschiede auf (siehe Frage 11). Diese führen dazu, dass Thermoplaste abhängig von der Temperatur ihre Eigenschaften uns lassen sich zB. heiss formen und verarbeiten. Elastomere und Duroplasten hingegen sind nicht temperaturabhängig. Elastomeren sind aufgrund einer weitmaschigen Verknüpfung sehr elastisch, während Duroplasten fest sind (teilweise bereits Nutzung für Motoren ect. möglich).

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Wie ist das synthetische Polymer Kevlar chemisch aufgebaut und wie lässt sich seine enorme mechanische Festigkeit erklären.

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Kevlar enthält Benzolringen, welche durch (alternierende) Amidbindungen verbunden werden (Herstellung also aus zwei Bausteinen = p-Benzoesäure und p-Phenyldiamin). Da diese Ketten direkt nebeneinander liegen können, wirken hier besonders starke Wasserstoffbrücken und π-π-Wechselwirkungen.

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Was versteht man unter einem Epoxyharz (z.B. Araldit) wie ist es chemisch aufgebaut und welche Reaktion liegt der Polymerisierung zugrunde.

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Araldit = Zwei-Komponenten Klebstoff

Die Rohstoffe von Epoxyharze bestehen aus mindestens zwei Epoxyringen, welche sich an den Enden der Polymerketten befinden. Ebenfalls ist es auch möglich, dass innerhalb der Einheiten jeweils ein Epoxid eingebaut ist. Die Epoxidringen können beispielsweise durch Diamine geöffnet und vernetzt werden. Somit wird eine Härtung des Klebstoffes erreicht.

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Beispielhafte Karteikarten für deinen Polymere und Softmaterials S4 Kurs an der FHNW - Fachhochschule Nordwestschweiz - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Welche Polymerklassen lassen sich unterscheiden?

A:

Unterschieden wird in die Homo- und Copolymere. Homopolymere bestehen aus einer Art von Wiederholungseinheit (AAAAA), während Copolymere auch verschiedenen Arten von Wiederholungseinheiten bestehen. Diese können in verschiedenen Anordnungen bzw. Reihenfolgen vorkommen (ABABAB bzw. AABBAA). Copolymere können dann noch in Block (Lange alternierende Domänen an We), Graft (besitzt Seitenketten), Statistische oder Alternierende unterteilt werden. Oder auch nach Quellen, wie organisch, anorganisch, natürlich oder (semi-)synthetische Polymere.

Q:

Was versteht man unter dem sogenannten Polymerisierungsgrad?

A:

Polymerisierungsgrad = Anzahl Grundbausteine pro Polymermoleküle Berechnung: mittlere molare Masse des Polymers [Mn] / molare Masse des Monomers

Q:

Was bestimmt man mit dem Polydispersitivitätsindex (PDI) und was sagt er aus? Welchen Wert hat ein Polymer, das nur aus einem Molekültyp besteht? 


A:

Der PDI beschreibt den Quotient aus Mw und Mn: 𝑃𝐷𝐼 = (𝑀𝑤 / 𝑀𝑛) Mit dem PDI wird die Molekulargewichtsverteilung bestimmt und somit eine Aussage gemacht, wie dispers die Verteilung ist. Je grösser der Wert desto breiter ist die Verteilung -> breitere Gauss-Verteilung.

Q:

Woran kann man einfach ein amorphes von einem kristallinen Polymer unterscheiden?

A:

Gemessen werden kann es häufig über das Schmelzverhalten (scharfer Schmelzpunkt oder Glasübergang) oder mittels DSC, wo die Wärmekapazität gemessen wird.

Q:

Lignin ist ein sehr wichtiger natürlicher Rohstoff. Wo kommt er vor und welche Funktion kommt ihm in seiner natürlichen Umgebung zu?

A:

Lignine bilden eine Gruppe von phenolischen Makromolekülen, die sich aus verschiedenen Monomerbausteinen zusammensetzen. Die Monomere gehören zu der Gruppe der Phenylpropanoide. Lignin sorgt für die Stärkung der Pflanzen, in dem es in die Zellwand eingelagert wird und es so zu Verholzung der Zelle kommt. Lignine sind wesentlich für die Festigkeit pflanzlicher Gewebe, vor allem für ihre Druckfestigkeit, während die eingelagerten Cellulosefasern die Zugfestigkeit gewährleisten. Es dient zusätzlich als Frassschutz, da «Verletzungen» infiziert werden können und so die Ausbreitung von Parasiten verhindert werden kann. Zumbeispiel Propylbenzen

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Q:

Mit welchen Methoden kann man die Molekulargewichtsverteilung von Polymeren bestimmen. Benennen Sie drei Methoden.

A:

• Chromatographie (Size exclusion chromatographie)

 • MS (MALDI-TOF, jedoch eher «geringere» Molmassen) 

• Lichtstreuung 

• Viskosität (mit Viskosimeter) 

• Sedimentation

Q:

Erklären Sie den Prozess der Dotierung bei Halbleitern und was versteht man unter einem n-dotierten und p-dotierten Halbleiter?

A:

Beispielsweise Silizium mit seinen vier Valenzelektronen ist ein Halbleiter, welche bei Raumtemperatur eher schlecht leitet. Dennoch werden bei der Erhitzung Elektronen aus dem starren System geschlagen und können fortan Ladungen übertragen. Durch die Zugabe resp. Substitution von Elementen mit 3 oder 5 Valenzelektronen, können Elektronenlücken oder Elektronenüberschüsse erreicht werden. 

n-Dotierung (negativ) = Zugabe von Elementen mit mehr als 4 Valenzelektronen (zB. Phosphor) = im Kristallgitter sind freie Elektronen vorhanden 

p-Dotierung (positiv) = Zugabe von Elementen mit weniger als 4 Valenzelektronen (zB. Bor) = im Kristallgitter sind Elektronenlücken vorhanden

Q:

Worin unterscheidet sich Kollage von Keratin (strukturell)?

A:

Kollagen = im Knochen, Sehnen, Knorpel, … Keratin = in Haaren, Hörnern, Nägel, … Beide sind lineare, fasrige Strukturproteine. Beim Kreatin ist der α-Helix rechtsdrehend und die Verknüpfung mit einem solchen zweiten α -Helix, dann linksdrehend. Diese bilden ein Filament, welche sich in einer Packung zusammenschliessen. Beim Collagen hingegen ist der α -Helix linksdrehend und dann drei Helixe linksdrehend verbunden.

Q:

Cyclodextrine sind eine ganz besondere Form von Oilgosacchariden. Welche drei Typen unterscheidet man?

A:

Cyclodextrine bestehen aus mehreren, zu einem Ring verknüpften Glucose-Bausteinen. Die Einheiten sind glykosidisch verknüpft. Die Ringgrösse wird durch die Anzahl Glucose-Bausteine unterschieden α-Cyclodextrin = 6 Zuckerringe, β-Cyclodextrin = 7 Zuckerringe, y-Cyclodextrin = 8 Zuckerringe

Q:

Worin unterscheiden sich Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste voneinander?

A:

Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste weisen strukturelle Unterschiede auf (siehe Frage 11). Diese führen dazu, dass Thermoplaste abhängig von der Temperatur ihre Eigenschaften uns lassen sich zB. heiss formen und verarbeiten. Elastomere und Duroplasten hingegen sind nicht temperaturabhängig. Elastomeren sind aufgrund einer weitmaschigen Verknüpfung sehr elastisch, während Duroplasten fest sind (teilweise bereits Nutzung für Motoren ect. möglich).

Q:

Wie ist das synthetische Polymer Kevlar chemisch aufgebaut und wie lässt sich seine enorme mechanische Festigkeit erklären.

A:

Kevlar enthält Benzolringen, welche durch (alternierende) Amidbindungen verbunden werden (Herstellung also aus zwei Bausteinen = p-Benzoesäure und p-Phenyldiamin). Da diese Ketten direkt nebeneinander liegen können, wirken hier besonders starke Wasserstoffbrücken und π-π-Wechselwirkungen.

Q:

Was versteht man unter einem Epoxyharz (z.B. Araldit) wie ist es chemisch aufgebaut und welche Reaktion liegt der Polymerisierung zugrunde.

A:

Araldit = Zwei-Komponenten Klebstoff

Die Rohstoffe von Epoxyharze bestehen aus mindestens zwei Epoxyringen, welche sich an den Enden der Polymerketten befinden. Ebenfalls ist es auch möglich, dass innerhalb der Einheiten jeweils ein Epoxid eingebaut ist. Die Epoxidringen können beispielsweise durch Diamine geöffnet und vernetzt werden. Somit wird eine Härtung des Klebstoffes erreicht.

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