[Chemie] Natriumpolyacrylat (Superabsorber)

[Utilitygott]

Jo, ich hab eine Frage: was für chemische Reaktionen passieren, wenn Wasser auf das Zeug kommt? Es wird absorbiert, aber wie? Soweit ich das jetzt verstanden habe, wird H2O quasi in das Polymer eingeschlossen.
Die interessante Gruppe hierbei ist ja COONa <-> COO- plus Na+, warum beeinflusst NaCl die Aufnahmekapazität? Bricht es die Polymerstruktur irgendwie auf?

Danke schonmal im Vorraus.

 

[crazyBlTCH]

wikipedia:
Chemisch handelt es sich bei dem Superabsorber um ein Copolymer aus Acrylsäure (Propensäure, C3H4O2) und Natriumacrylat (Natriumsalz der Acrylsäure, NaC3H3O2), wobei das Verhältnis der beiden Monomere zueinander variieren kann. Zusätzlich wird ein so genannter Kernvernetzer (Core-Cross-Linker, CXL) der Monomerlösung zugesetzt, der die gebildeten langkettigen Polymermoleküle stellenweise untereinander durch chemische Brücken verbindet (sie "vernetzt"). Durch diese Brücken wird das Polymer wasserunlöslich. Beim Eindringen von Wasser oder wässrigen Salzlösungen in das Polymerpartikel quillt er auf und strafft auf molekularer Ebene dieses Netzwerk - das Wasser kann ohne Hilfe nicht mehr entweichen.

auswirkung von NaCl vermutl aufgrund der gleichgewichtsreaktion die du beschrieben hast, zugabe NaCl --> mehr Na+ also mehr COONa, das ist weniger hydrophil als COO-

 

[wordfish]

Es geschehen keine chemischen Reaktionen, das Wasser wird nur durch Wasserstoffbrückenbindungen im Superabsorber gespeichert.

Um Wasserstoffbrückenbindungen einzugehen, benötigt man wasserstoffbrückendonoren und -akzeptoren. Die Wasserstoffbrückendonoren sind in diesem Fall die O- in der Carboxylat-Funktion. diese corboxylat-funktion kann nun am Proton des Wassers binden (via Wasserstoffbrücke), da Wasser ja am Proton partiell positiv polarisiert ist.

Gibt man nun ein Kation dazu, z.B.: Na+, es können aber auch andere Kationen sein, z.B.: Mg 2+ oder Al 3+, binden diese kationen an die carboxylat-funktion und verdrängen das wasser. Diese kationen verdrängen das wasser, da sie stärker geladen, als das Wasser-Proton, sind.

 

[Utilitygott]

Es geschehen keine chemischen Reaktionen, das Wasser wird nur durch Wasserstoffbrückenbindungen im Superabsorber gespeichert.

Um Wasserstoffbrückenbindungen einzugehen, benötigt man wasserstoffbrückendonoren und -akzeptoren. Die Wasserstoffbrückendonoren sind in diesem Fall die O- in der Carboxylat-Funktion. diese corboxylat-funktion kann nun am Proton des Wassers binden (via Wasserstoffbrücke), da Wasser ja am Proton partiell positiv polarisiert ist.

Gibt man nun ein Kation dazu, z.B.: Na+, es können aber auch andere Kationen sein, z.B.: Mg 2+ oder Al 3+, binden diese kationen an die carboxylat-funktion und verdrängen das wasser. Diese kationen verdrängen das wasser, da sie stärker geladen, als das Wasser-Proton, sind.

Danke, dann war die Reaktionsgleichung die wir bekommen haben einfach nur Schrott

 

[Jumbala]

Unser Prof hat dieses Zeug mal in der Vorlesung demonstriert. 11g superabsorber binden 2 Liter Wasser. mega cooles zeug. Wird in windeln benutzt btw.

Wir hatten uns mal überlegt das auf die Wiesn mitzunehmen und einige Mass zu Wackelpudding erstarren zu lassen

 

[LaLiLuMond]

Ich verstehe das nicht so ganz!! also ich habe die beiden Monomere Acrylsäure und Natriumacrylat und die sollen sie verbinden... über eine Wasserstoffbrückenbindung.. heißt das, dass sich das Wasserstoff Atom von der Acrylsäure mit dem Sauerstoff Atom des natriumacrylat verbindet?? oder wird dort noch etwas zugegeben(indikator)?

 

[zoiX]

Nein.

Acrylsäure (CH2=CH-CO2H) und deren Natriumsalz werden gemeinsam polymerisiert, also üebr "echte" chemische Bindungen miteinander verbunden. Das ganze geschieht radikalisch (wie jede brauchbare Chemie *Werbung*): Der zugesetzte Radikalstarter greift die Doppelbindung an, wodurch an der CH-Gruppe ein durch Mesomerie mit der Carboxylfunktion stabilisiertes Radikal entsteht. Dieses greift dann wiederum das nächste Molekül Acrylsäure oder Acrylat an und so weiter und so fort.
Das dabei entstandene Polymer ist allerdings unverzweigt, was bedeutet, dass es zu gut wasserlöslich wäre, um als Superabsorber dienen zu können. Darum muss man eine weitere Komponente zusetzen, die mehrere Polymerstränge miteinander vernetzen kann. Gewöhnlich nimmt man dazu beispielsweise N,N'-Methylenbisacrylamid: CH2=CH-CONH-CH2-CONH-CH=CH2.

Das bei der Copolymerisation der drei genannten Komponenten entstandene Polymer ist nun der Superabsorber. Dieser besitzt Unmengen von Carboxyl- und Carboxylatgruppen - und die wiederum können über Wasserstoffbrückenbindungen sehr viel Wasser binden.


Hier übrigens noch ne Diss. zu dem Thema, in der alles erklärt sein sollte: http://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-5540/Ruttscheiddiss.pdf