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Styrol

Der Postbote klingelt und Du nimmst ein großes Paket entgegen. Vor lauter Neugierde öffnest Du es natürlich gleich. Doch erst mal kommt Dir eine Menge Styropor entgegen. Typisch! Denn gerade bei empfindlichen Gegenständen wird Styropor häufig als Verpackungsmaterial verwendet. Während Du das ganze Styropor aus dem Paket räumst, fragst Du Dich vielleicht, woraus Styropor wohl besteht.

Styrol Strukturformel

Im Verlauf der Erklärung lernst Du, was genau Styropor ist. Eine Information erfährst Du jetzt schon: Styrol ist der Ausgangsstoff für Styropor.

Styrol Monomer

Styrol und Vinylbenzol sind Trivialnamen. Nach IUPAC wird die Verbindung als Ethylenbenzen bezeichnet. Styrol ist ein aromatischer Kohlenwasserstoff, der ungesättigt ist. Die Summenformel lautet C8H8.

styrol strukturformel studysmarterAbbildung 1: Strukturformel von Styrol

Styrol Eigenschaften

Nachdem Du nun einige grundlegende Informationen über Styrol gelernt hast, beschäftigst Du Dich näher mit den physikalischen und chemischen Eigenschaften. Zunächst siehst Du hier eine kleine tabellarische Übersicht.

Eigenschaften von Styrol
Aussehenfarblos
Geruchsüßlich
Aggregatzustandflüssig
Molare Masse104,15
Dichte0,91 (bei 20 °C)
Schmelzpunkt-31 °C
Siedepunkt145 °C
Löslichkeitschwer wasserlöslich (0,24 bei 20 °C),gute Löslichkeit in Aceton, Ethanol, Methanol und Ether
untere Explosionsgrenze0,97 Vol.-% beziehungsweise 42
obere Explosionsgrenze7,7 Vol.-% beziehungsweise 334
Flammpunkt32 °C
Zündtemperatur490 °C

Tabelle 1: Physikalischen Eigenschaften von Styrol

Innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs ist ein Stoff vermischt mit Luft, Gasen oder Dämpfen zu einer Explosion fähig. Diese untere beziehungsweise obere Grenze der Konzentration werden als Explosionsgrenzen bezeichnet.

Ab einer bestimmten Temperatur kann eine Substanz ein Dampf-Luft-Gemisch bilden, das bei Kontakt mit einer Zündquelle entflammt. Die geringste Temperatur, bei der dies möglich ist, wird Flammpunkt genannt.

Wird seine Zündtemperatur überschritten, kann sich ein Stoff in Anwesenheit von Sauerstoff selbst entzünden.

Styrol Polymerisation

Bei Styrol findet sehr leicht eine Polymerisation statt. Aufgrund dessen wird dieser Substanz häufig ein Stabilisator zugesetzt. Dieser verhindert oder verzögert eine Reaktion. Licht, Wärme und Sauerstoff hingegen wirken beschleunigend auf die Polymerisation.

Durch die Polymerisation von Styrol entsteht Polystyrol. Über Polystyrol erfährst Du später mehr. Die Polymerisation von Styrol kann dabei anionisch, kationisch, radikalisch und auch mithilfe eines Ziegler-Natta-Katalysators koordinativ erfolgen. Dabei überwiegt die anionische Polymerisation.

Abbildung 2 zeigt die allgemeine Strukturformel von Polystyrol. Das n steht hierbei für die Anzahl der sich wiederholenden Monomereinheiten.

Styrol Polymerisation Polystyrol Strukturformel StudySmarterAbbildung 2: Strukturformel von Polystyrol

Eine koordinative Polymerisation ist eine spezielle Variante der Polymerisation. Dabei wird ein Übergangsmetallkomplex eingesetzt. Dieser Komplex fungiert als Katalysator. Der Ziegler-Natta-Katalysator ist ein Beispiel hierfür. Das Monomer und die Polymerkette koordinieren mit dem Komplex. Das bedeutet, die beiden Edukte (Ausgangsstoffe) lagern sich an den Katalysator an und dort findet die tatsächliche Reaktion statt. Wenn sich das Monomer mit der Polymerkette verbunden hat, bindet sich ein neues Monomer an den Komplex und die Polymerisation setzt sich fort.

Du möchtest mehr über Polystyrol sowie die kationische, anionische und radikalische Polymerisation wissen? Dann schau gerne bei den Erklärungen zu diesen Themen vorbei.

Styrol Gefahren

Du kannst an der Daten in der Tabelle erkennen, dass Styrol relativ schnell entzündliche Dampf-Luft-Gemische entwickeln kann. Dies ist besonders bei einer Temperatur über dem Flammpunkt der Fall. Zudem ist Styrol wassergefährdend.

Außerdem solltest Du beachten, dass Styrol hauptsächlich über die Atemwege aufgenommen wird. Die Verbindung kann Deine Schleimhäute reizen und Dein Nervensystem stören. Des Weiteren wird angenommen, dass Styrol einen reproduktionstoxischen Effekt hat. Aus diesem Grund sollte der Arbeitsplatzgrenzwert, also die sichere Durchschnittskonzentration in der Luft, eingehalten werden.

Reproduktionstoxische Substanzen können die Fruchtbarkeit und die Fortpflanzungsfähigkeit von Menschen schädigen.

Styrol Vorkommen

Du kannst Styrol zum Beispiel in Baumharz finden, in diesem Fall wird es auch als Styrax bezeichnet. Außerdem ist es in Steinkohlenteer und in durch Cracken erzeugtem Benzin enthalten. Hierbei ist der Anteil jedoch klein. In der Natur ist Styrol als aromatisierender Stoff beispielsweise in Weintrauben und Kiwis enthalten, wobei auch hier der Anteil gering ist. Hauptsächlich ist Styrol in Kunststoffen vertreten. Zu diesem Thema lernst Du später mehr.

Styrol Herstellung

Es gibt mehrere Verfahren, um Styrol herzustellen. Dabei überwiegen aktuell zwei Verfahrensweisen, über die Du hier mehr erfährst.

Styrol kann aus Ethylbenzol produziert werden. Dabei findet hauptsächlich eine Dehydrierung statt. Bei dieser Reaktion erfolgt eine Abspaltung von Wasserstoff aus einer Verbindung, in diesem Fall Ethylbenzol. Zur Dehydrierung wird Ethylbenzol im Überschuss und einen Katalysator eingesetzt. Als Katalysator dient ein Kontakt aus Eisen(II)-oxid, der häufig etwas Natriumoxid oder Natriumcarbonat beinhaltet.

In Abbildung 3 kannst Du die Reaktionsgleichung der Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol erkennen.

Styrol Herstellung Dehydrierung von Ethybenzol zu Styrol StudySmarterAbb. 3: Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol

Ein Katalysator erhöht die Geschwindigkeit einer Reaktion, indem die benötigte Aktivierungsenergie verringert wird.

Des Weiteren wird Wasserdampf genutzt, um die nötige Wärme für die Reaktion zuzuführen. Neben Styrol entstehen bei diesem Prozess Nebenprodukte, wie Toluol, Benzol und Benzole mit Alkylgruppen. Durch eine nachfolgende Destillation werden diese Nebenprodukte vom Styrol entfernt.

Die Destillation ist ein Verfahren zum Trennen von Flüssigkeiten, wobei diese verdampfbar sein müssen. Die Trennung erfolgt anhand der unterschiedlichen Siedepunkte. Du willst mehr darüber lernen? Dann lies Dir gerne die Erklärung dazu durch.

Das zweite Verfahren wird SM/PO-Verfahren genannt. Die Abkürzung bedeutet: Styrene Monomer & Propylen Oxide. Bei diesem Prozess wird zunächst Ethylbenzol zu Ethylbenzolhydroperoxid umgesetzt. In einem zweiten Schritt reagiert diese Verbindung mit Propen zu 1-Phenylethanol und Propylenoxid. Schließlich wird 1-Phenylethanol dehydratisiert und es entsteht Styrol. Diese Reaktion erfolgt bei einer Temperatur von 200 °C. Zudem wird Aluminiumoxid als Katalysator eingesetzt.

Abbildung 4 zeigt die drei Schritte des SM/PO-Verfahrens.

Styrol sm/po-Verfahren StudySmarterAbb.4: Die drei Reaktionsschritte des SM/PO-Verfahrens

Styrol Verwendung

Styrol wird zwar auch als Lösungsmittel und als Medium zum Einschließen von organischen Präparaten genutzt. Die hauptsächliche Verwendung liegt jedoch in der Verarbeitung zu Kunststoffen. Durch eine Polymerisation entsteht aus Monomeren ein Polymer. Hierbei ist Styrol das Monomer, das zu langen Ketten verknüpft wird. Über die Nutzung für Kunststoffe erfährst Du im Folgenden etwas mehr.

Polystyrol

Bei den Kunststoffen, die mit Styrol hergestellt werden, nimmt Polystyrol eine zentrale Stellung ein. Denn ein großer Anteil des Styrols zur Herstellung von Polystyrol genutzt. Polystyrol mit einer aufgeschäumten Beschaffenheit ist unter dem Namen Styropor bekannt. Styropor wird als schützendes Material zum Transportieren von Materialien eingesetzt. Deswegen findest Du auch häufig in Deinen Paketen so viel Styropor. Zudem wird Styropor zum Dämmen von Wärme genutzt.

Wenn Du mehr über Polystyrol wissen willst, schau gern bei der entsprechenden Erklärung vorbei.

Styrol Butadien

Neben Polystyrol werden noch weitere Polymere aus Styrol erzeugt. Hierbei werden neben Styrol noch weitere Verbindungen als Monomer eingesetzt, sodass Copolymere entstehen. Beispiele sind der Styrol-Butadien-Kautschuk und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere. Zusammen mit Ethylen und Vinylchlorid bildet Styrol ein Ausgangsstoff für viele Thermoplasten.

Thermoplasten sind aus langen linearen Polymerketten ausgebaut. Es herrschen nur geringe physikalische Kräfte zwischen den Polymerketten. Deswegen lässt sich bei einer bestimmten Temperatur die Form von Thermoplasten verändern. Weitere spannende Informationen findest Du in der Erklärung dazu.

Copolymere sind Polymere, die aus mehreren Arten von Monomeren bestehen.

Styrol – Das Wichtigste

  • Styrol Strukturformel: Styrol, nach IUPAC Ethylenbenzen, ist ein aromatischer Kohlenwasserstoff, der ungesättigt ist. Die Summenformel lautet C8H8.
  • Styrol Polymerisation: Bei Styrol findet sehr leicht eine Polymerisation statt, wobei diese anionisch, kationisch, radikalisch und auch mithilfe eines Ziegler-Natta-Katalysators koordinativ erfolgen kann.
  • Styrol Eigenschaften: Styrol kann entzündbare Dampf-Luft-Gemische entwickeln, die Schleimhäute reizen, das Nervensystem stören und es besteht die Annahme, dass es reproduktionstoxische Effekte aufweist.
  • Styrol Herstellung: Styrol wird entweder durch eine Dehydrierung von Ethylbenzol oder mithilfe des SM/PO-Verfahrens hergestellt.
  • Styrol Verwendung: Styrol wird als Monomer zur Herstellung von Polystyrol und zusammen mit anderen Verbindungen zur Erzeugung von Copolymeren verwendet.
  • Styrol Butadien: Zusammen mit anderen Monomeren, können Copolymere hergestellt werden. Beispiele dafür sind der Styrol-Butadien-Kautschuk und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere.

Nachweise

  1. gestis.dguv.de: Styrol. (06.09.2022)
  2. seilnacht.com: Styrol C8H8. (06.09.2022)
  3. roempp.thieme.de: Styrol. (01.06.2014)
  4. Abb. 1: Struktur von Styrol (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Styrol.svg) von NEUROtiker in der Gemeinfreiheit.
  5. Abb. 2: Struktur von Polystyrol (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polystyrene_skeletal.svg) von LordOider in der Gemeinfreiheit.
  6. Abb. 3: Structure of Styrene Production (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:StyreneProduction.svg) von Ronhjones in der Gemeinfreiheit.
  7. Abb. 4: Reaktionsschema zur Styrolsynthese (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a9/Styrol_synthesis.svg) von Ilgom in der Gemeinfreiheit.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Styrol

Styrol kann Dampf-Luft-Gemische, die entzündbar sind entwickeln. Zudem kann es die Schleimhäute reizen und das Nervensystem stören. Es wird angenommen, dass Styrol einen reproduktionstoxischen Effekt aufweist.

Es existieren derzeit keine Daten, dass Styrol krebserregend ist.

Styrol wird hauptsächlich zur Herstellung von Polymeren genutzt. Zudem wird es als Lösungsmittel und als Mittel zum Einschließen von organischen Präparaten eingesetzt.

Styrol ist nur schwer in Wasser löslich. Es löst sich in Aceton, Ethanol, Methanol und Ether gut.

Finales Styrol Quiz

Frage

Welche Nebenprodukte können bei der Dehydrierung von Ethylbenzol entstehen?

Antwort anzeigen

Antwort

Es entstehen bei der Dehydrierung beispielsweise Toluol, Benzol und Benzole mit Alkylgruppen als Nebenprodukte.

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Summenformel von Styrol.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Summenformel lautet C8H8.

Frage anzeigen

Frage

Was ist der Flammpunkt?

Antwort anzeigen

Antwort

Ab einer bestimmten Temperatur kann eine Substanz ein Dampf-Luft-Gemisch bilden, das bei Kontakt mit einer Zündquelle entflammt. Die geringste Temperatur, bei der dies möglich ist, wird Flammpunkt genannt.

Frage anzeigen

Frage

Wo liegt die Zündtemperatur von Styrol?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie liegt bei 490 °C.

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Frage

Styrol ist gut löslich in...

Antwort anzeigen

Antwort

Ethanol

Frage anzeigen

Frage

Styrol kann aus ... produziert werden. Hierbei findet hauptsächlich eine Dehydrierung statt. Bei dieser Reaktion erfolgt eine ... aus Ethylbenzol. Zur Dehydrierung wird Ethylbenzol im Überschuss und einen Katalysator eingesetzt. Als Katalysator dient ein ... .

Antwort anzeigen

Antwort

1) Ethylbenzol

2) Dehydrierung

3) Abspaltung von Wasserstoff

4) Kontakt aus Eisen(II)-oxid, der häufig etwas Natriumoxid oder Natriumcarbonat beinhaltet

Frage anzeigen

Frage

Welche Polymere können aus Styrol hergestellt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Aus Styrol können Polystyrol und verschiedene Copolymere, wie Styrol-Butadien-Kautschuk und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere, hergestellt werden.

Frage anzeigen

Frage

Was ist Styropor?

Antwort anzeigen

Antwort

Polystyrol mit einer aufgeschäumten Beschaffenheit ist unter der Bezeichnung Styropor bekannt.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibung kurz das SM/PO-Verfahren.

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Antwort

Beim SM/PO-Verfahren wird Ethylbenzol zu Ethylbenzolhydroperoxid umgesetzt. In einem zweiten Schritt reagiert diese Verbindung mit Propen zu 1-Phenylethanol und Propylenoxid. Schließlich wird 1-Phenylethanol dehydratisiert und es entsteht Styrol.

Frage anzeigen

Frage

Welche zwei Verfahren werden hauptsächlich zur Herstellung von Styrol genutzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Styrol wird hauptsächlich durch Dehydrierung von Ethylbenzol und mithilfe des SM/PO-Verfahrens hergestellt.

Frage anzeigen

Frage

Wo kommt Styrol vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Es kommt in Baumharz, Steinkohlenteer und Benzin, das durch Cracken erzeugt wird, vor. Zudem ist es als aromatisierender Stoff in beispielsweise Kiwi und Weintrauben enthalten. Vor allem ist es in Kunststoffen enthalten.

Frage anzeigen

Frage

Styrol kann Dampf-Luft-Gemische, die ... sind, relativ schnell entwickeln. Styrol wird hauptsächlich über die ... aufgenommen. Die Verbindung kann die Schleimhäute reizen sowie das ... . Es wird angenommen, dass Styrol einen ... hat.


Antwort anzeigen

Antwort

1) entzündbar

2) Atemwege

3) Nervensystem stören

4) reproduktionstoxischen Effekt

Frage anzeigen

Frage

Welche Arten von Polymerisation können bei Styrol stattfinden?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Polymerisation von Styrol kann dabei anionisch, kationisch, radikalisch und auch mithilfe eines Ziegler-Natta-Katalysators koordinativ erfolgen.

Frage anzeigen

Frage

Warum wird zu Styrol ein Stabilisator zugesetzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Es wird ein Stabilisator zugesetzt, weil bei Styrol sehr leicht eine Polymerisation stattfindet.

Frage anzeigen

Frage

Wie wird Styrol nach IUPAC bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Styrol wird nach IUPAC als Ethylenbenzol bezeichnet.

Frage anzeigen

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