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Organische Werkstoffe

Unser Leben ist ohne Werkstoffe nicht vorstellbar. Im Zentrum organischer Werkstoffe stehen der Kohlenstoffverbindungen. Aus diesen Verbindungen bestehen unzählige Dinge unseres täglichen Lebens, ohne die wir kaum überleben könnten.

Gemeint sind damit aber ausschließlich komplexere Verbindungen in Form von sogenannten Makromolekülen. Das sind sehr große Moleküle, die sich aus mehreren Atomgruppen zusammensetzen und eine hohe Molekülmasse haben. Reiner Kohlenstoff und einfache Verbindungen wie beispielsweise Kohlendioxid hingegen fallen nicht unter die Kategorie organische Werkstoffe.

Ursprünglich sollten organische Werkstoffe brennbare Baustoffe wie etwa Naturfasern oder Holz von mineralischen Baustoffen wie Beton oder Lehm abgrenzen. Inzwischen ist man in der Baustoffindustrie aber dazu übergegangen, Baustoffe, die aus Kunststoffen wie Kunstharz bestehen, als organische Werkstoffe zu bezeichnen, während Werkstoffe, die aus Pflanzenfasern oder Holz bestehen, als Naturbaustoffe bezeichnet werden.

Die Geschichte der organischen Werkstoffe

Der Baustoffchemiker Richard Grün hatte organische Werkstoffe folgendermaßen definiert: „Die organischen Baustoffe sind entstanden durch Tätigkeit von Tieren oder Pflanzen und enthalten deren Erzeugnisse.“ Damit beschränkt er sich jedoch in erster Linie auf Naturbaustoffe. Organische Werkstoffe sind aber sehr wohl auch Kunststoffe, jedoch wurden damals jene Kunststoffe, die aus Erdöl hergestellt wurden, nicht berücksichtigt.

Warum Kohlenstoff so wichtig ist

Eine herausragende Form nimmt Kohlenstoff ein, weil er in vielfältigen Formen vorkommt und dank seiner Elektronenkonfiguration komplexe Moleküle bilden kann. Nur das Element Wasserstoff kann eine größere Vielfalt an Molekülen bilden, weshalb Kohlenstoff auch als Basis des Lebens auf der Erde gilt.

Die große Besonderheit auf atomarer Ebene liegt darin, dass der Kohlenstoff sowohl mit sich selbst als auch mit anderen Elementen ring- und kettenförmige Strukturen eingehen kann. Auch kann dieses Element Doppel- und Dreifachbindungen bilden. Weil die Elektronegativität des Kohlenstoffs mittelstark ist, kann er sich mit anderen Elementen sehr gut binden. Zugerechnet werden Verbindungen mit Kohlenstoff traditionell größtenteils der organischen Chemie, zu der auch die Biochemie zugehört. Weil die Konfiguration des Kohlenstoffs sehr stabil ist, ist seine chemische Aktivität gering. Reaktionen kann der Kohlenstoff in aller Regel nur dann eingehen, wenn dem Atom Energie zugeführt wird. Deshalb finden die Reaktionen von Kohlenstoff mit anderen Elementen auch meist bei hohen Temperaturen statt.

Quizfragen zu organische Werkstoffe

1. Was ist organische Chemie?

   Die organische Chemie wird auch Organik genannt. Sie bildet das Gegenstück zur anorganischen Chemie und beschäftigt sich mit chemischen Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren.

2. Was ist das Besondere am Kohlenstoff?

   Kohlenstoff hat eine sehr hohe Bindungsfähigkeit. Dadurch sind sehr viele Bindungen zu anderen Atomen möglich. Organische Reaktionen finden oft bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur statt.

3. Was sind Werkstoffe?

   Werkstoffe sind elementare Produktionsfaktoren (Elementarfaktoren). Sie werden in Form oder Substanz verändert und in andere Fertigerzeugnisse eingebaut. Dadurch werden sie Bestandteil neuer Produkte.

4. Welche Arten von Werkstoffen gibt es?

   Werkstoffe können in 5 Kategorien unterteilt werden. Neben Metallen gibt es Nichtmetalle, organische Werkstoffe, anorganische nichtmetallische Werkstoffe (Zum Beispiel Keramik, Glas) und Halbleiter (Silicium).

5. Was sind organische Werkstoffe?

   Organische Werkstoffe sind überwiegend Naturstoffe. Grundvoraussetzung organischer Stoffe ist der vorhandene Kohlenstoff. Wichtige Naturstoffe sind Holz, Kork, Leder, Elfenbein.

6. Ist Kunststoff ein organischer Werkstoff?

   Ja. Kunststoff ist ein organischer Werkstoff, denn er besteht aus Verbindungen von Kohlenstoffen. Kohlenstoffe und Wasserstoffe verbinden sich zu Monomeren. Viele Monomere werden in Ketten zu Polymeren verknüpft.

7. Welche Arten von Kunststoffen gibt es?

   Es gibt Kunststoffe, die durch Hitze verformbar sind (Thermoplaste). Außerdem gibt es harte Kunststoffe (Duroplaste oder Duromere) und elastische und gummiartige Polymere (Elastomere oder Elastoplaste).

8. Wie alt ist der Kunststoff?

   1869 wurde der erste Kunststoff hergestellt. Aus Celluliod wurden Kämme, Puppen und Filme gemacht. Kurze Zeit später kam das Kunsthorn (Bakelit) dazu. Hieraus stellte man Knöpfe, Schnallen und Füllhalter her.

9. Gibt es natürliche Werkstoffe, die nicht organisch sind?

   Steine oder Lehm sind natürliche Werkstoffe, die schon sehr früh verwendet wurden. Sind anorganisch. Lehm ist ein Verwitterungsprodukt aus den Gesteinsschichten unserer Erde.

10. Wofür werden Kunststoffe verwendet?

    Kunststoffe findet man in Verpackungen, Textilfasern, Isolierungen, Rohren, Bodenbelägen, Lacken und Farben, Klebstoffen, Kosmetika, Reifen, Polstern, Autoarmaturen, Kanistern und Tanks.

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