Reaktion von Adipinsäure (Hexandisäure) mit Hexamethylendiamin

Erdöl oder Erdgas?

Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, CH4(g), Erdöl aus einem unterschiedlichen Gemsich verschiedener Kohlenwasserstoffe. Für die Analyse in dieser Aufgabe sei angenommen, daß Erdöl aus Nonan C9H20. Dieses liege wie Erdgas in gasförmigem Zustand vor.

Beide Stoffe werden in großem Ausmaß zur Energiegewinnung verwandt, indem man sie verbrennt. Ziel Ihrer Untersuchung soll es sein, ein Aussage darüber zu treffen, ob es besser ist, Erdgas oder Erdöl zu verbrennen. Dabei sollten alle Aspekte betrachtet werden, also soweit möglich die Ressourcenlage, die Umweltbelastung und ähnliche Gesichtspunkte. Gehen Sie folgendermaßen vor:

a) Stellen Sie die Reaktionsgleichung der Verbrennung beider Stoffe zu Kohlendioxid und gasförmigem Wasser auf und bestimmen sie für beide Stoffe die Verbrennungsenthalpie.

b) Berechnen Sie für beide Reaktionen die Reaktionsentropie.

c) Berechnen Sie für beide Reaktionen die freie Enthalpie.

Aufgabe 1

Reaktion von Adipinsäure (Hexandisäure) mit Hexamethylendiamin

Adipinsäure und Hexamethylen werden miteinander vermischt und erhitzt. Man hält das Reaktionsgemisch auf 110 – 120 °C. Dabei entweicht aus der entstandenen Schmelze Wasser. Entnimmt man der Schmelze eine Probe, so lassen sich aus ihr Fäden ziehen. Man erhält schließlich einen sehr harten, zähen und schmelzbaren Kunststoff, der sich vielfach verwenden lässt.

a)     Analysieren Sie die funktionellen Gruppen der beiden verwendeten Ausgangsstoffe in Hinblick auf die an ihnen möglichen Reaktionen.

b)      Formulieren und erläutern Sie den Mechanismus der Reaktion des beschriebenen Mechanimsus. Begründen Sie. warum man bei der Synthese des Kunststoffes die Temperatur möglichst über 100 - 120 oC hält.

c)     Charakterisieren Sie den entstandenen Kunststoff hinsichtlich seiner Stoffklasse und  erläutern und begründen Sie die beschriebenen Eigenschaften.

d) Berechnen Sie für beide Stoffe die freie Bildungsenthalpie.

e) Zeichnen Sie ein Enthalpiediagramm und ein Diagramm für die freie Enthalpie.

Dabei sollen die Stoffe C, H2 und O2 den Bezugspunkt (Null) bilden.

f) Interpretieren Sie die gefundenen thermodynamischen Daten, geben Sie in Hinblick auf die Energiegewinnung ein schlüssiges Urteil ab und fällen Sie schließlich unter Berücksichtigung  aller  betrachteten Faktoren die Entscheidung für einen bestimmten Brennstoff.