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Unterricht: Fritz Klatte, Hermann Staudinger und das PVC

Sequenzierung der Sendung

Kapitel Inhalt
0:00 - 0:58

Polyvinylchlorid: Allround-Werkstoff und Problemfall
Regenrohre, Folien, Schläuche, Kabelummantelungen und Leisten - im Baumarkt wimmelt es von einem modernen Werkstoff, der aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist: Polyvinylchlorid, kurz PVC. Der Stoff wurde zum Allrounder – und Problem. Wohin mit dem ganzen Abfall?
0:58 - 2:57

Schritt 1: Wie aus Chlorwasserstoff und Acetylen Vinylchlorid wird
Historische Fotos, Laborbilder und eine Animation beschreiben die chemischen Reaktionen, die zum PVC-Grundbaustein Vinylchlorid führen: Ab 1900 braucht die Industrie mehr Natronlauge. Bei deren Herstellung entsteht auch das gasförmige Element Chlor. Das ist Ausgangsstoff für viele Produkte, aber schon in geringen Mengen für Menschen tödlich. Fritz Klatte kann als erster Forscher das Gas binden.
2:57 - 4:26

Schritt 2: Wie aus Vinylchlorid Polyvinylchlorid wird
Das Vinylchlorid-Gas wurde bereits 1835 vom französischen Chemiker Henri Victor Regnault beschrieben. Ihm zufolge sollte unter Einfluss von Sonnenlicht aus dem Gas weißes Pulver entstehen. Klatte wiederholt den Versuch, stellt die Reagenzgläser gut verschlossen auf den Hof. Später finden sich darin weiße Krümel: Die einzelnen Vinylchlorid-Moleküle haben sich zu Polyvinylchlorid vereint.
4:26 - 6:03

Asphalt, Gummibälle, Schmuckstücke: Polymer ist nicht gleich Polymer
Polymere sind Stoffe aus gleichen, aneinandergeketteten Molekülen. Die wichtigsten Arten sind: Thermoplaste – etwa Asphalt, das bei Hitze weich wird und dann Reifenabdrücke bekommt. Elastomere – etwa die Bälle der Inkas aus dem Harz des Kautschukbaums. Duroplaste – etwa Schmuck aus Kunsthorn, das erstmals ein Mönch herstellte, indem er Magerkäse kochte, formte und aushärtete.
6:03 - 7:05

Klattes Patent für künstliche Polymere
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts versuchen Chemiker, künstliche Polymere herzustellen, um der Industrie einen vielfach einsetzbaren Werkstoff zu liefern. Einem in Großbritannien forschenden Belgier gelingt die Premiere. Auch im deutschen Griesheim erkennt man das Potenzial des von Klatte hergestellten PVC – sein Arbeitgeber erhält ein Patent für das Herstellungsverfahren.
7:05 - 8:14

Hermann Staudinger: Deutscher Chemiker beschreibt erstmals Polymerisation
Der deutsche Chemiker Hermann Staudinger prägt 1922 in einem Aufsatz den Begriff Makromoleküle. Seiner Theorie zufolge entsteht PVC durch einen Prozess, den er Polymerisation nennt: Unter Licht lösen sich die Kohlenstoffdoppelverbindungen der Vinylchlorid-Moleküle, in einer Kettenreaktion verbinden sich diese zu einem Makromolekül.
8:14 - 8:55

Der Siegeszug beginnt in den USA…
In Deutschland wird PVC eingesetzt, um hochgiftiges Chlor sicher zu lagern. In den Vereinigten Staaten erkennt man dagegen das Potenzial des PVC. Es ist ein vielfältiger Werkstoff. Ab 1928 wird PVC dort großtechnisch hergestellt. Für die Herstellung des Ausgangsstoffes Vinylchlorid verwendet man nun Ethylen. Es ist preiswerter und fällt bei der Erdöl-Industrie an.
8:55 - 11:05

…und geht in Deutschland weiter – mit dem Suspensionsverfahren
"Wacker Chemie Burghausen" meldet 1935 das Suspensionsverfahren zum Patent an. Vinylchlorid wird mit Wasser zu einem heterogenen Stoffgemisch (Suspension) vereint, so entstehen Körnchen statt Klumpen. Das Suspensions-PVC wird dann gesiebt, eingeschmolzen und schließlich beliebig gefärbt und geformt. Folien, abwaschbare Vinyl-Tapeten und Profile für Fensterrahmen – alles kein Problem mehr.
11:05 - 11:56

Verformbarkeit: Eine Eigenschaft mit Vor- und Nachteil
PVC ist im erwärmten Zustand verformbar – doch das ist nicht immer gut, wie ein Wärmetest zeigt. Der weiße Stoff färbt sich gelblich und schmilzt weg. Das lässt sich aber auch zunutze machen. Zur Wiedergewinnung von PVC muss man das Material nur kleinraspeln und einschmelzen.
11:56 - 12:03

Ein Nobelpreis für Staudinger – nicht für die Wegbereiter
1953 bekommt Staudinger den Nobelpreis für Chemie "für seine Entdeckungen auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie". Die Wegbereiter Regnault und Klatte werden in der Rede des Komitees nicht erwähnt.
12:03 - 12:11

1953 bekommt Staudinger den Nobelpreis
Schwarzweiß-Foto des Chemikers Hermann Staudinger.
12:11 - 13:05

Unter Krebsverdacht: Weich-PVC in Spielzeug
Spielzeug und Speiseverpackungen müssen beweglich sein – Weichmacher ermöglichen das. Weich-PVC kann jedoch über Lebensmittel und Speichel in den Körper gelangen und dort Leber und Nieren schädigen. Ein weiteres Problem: Irgendwann landet PVC doch auf dem Müll – beim Verbrennen entsteht dann wieder giftiger Chlorwasserstoff.
13:05 - 14:43

Weichmacher im PVC sind gefährlich
Kleine Elch-Figuren aus Plastik sind um einen aufgeblasenen Schwimmarm herum angeordnet.

Unterrichtsmaterial zur Sendung "Fritz Klatte, Hermann Staudinger und das PVC"

  • M0: Informationen für Lehrende
  • M1: Beispiel-Fragen für Lehrende
  • M2: Arbeitsblatt - Eigenschaften von Chlorwasserstoff
  • M2: Lösungsblatt für Lehrende - Eigenschaften von Chlorwasserstoff
  • M3: Ankreuz-Quiz
  • M3: Ankreuz-Quiz Lösungsblatt für Lehrende
  • M4: Beobachtungsauftrag zum Experiment
  • M4: Experiment Anleitung für Lehrende
  • M5: Rätsel zum Thema PVC
  • M5: Lösungsblatt für Lehrende - Rätsel zum Thema PVC
  • M6: Arbeitsblatt zum Recycling von Kunststoffen
  • M6: Lösungsblatt für Lehrende zum Recycling von Kunststoffen
  • M7: Arbeitsblatt - Dichten von Werkstoffen
  • M7: Lösungsblatt für Lehrende - Dichten von Werkstoffen
  • M8: Experiment - Ist Chlor drin?
  • M8: Experiment Lösungsblatt für Lehrende - Ist Chlor drin?
  • M9: Experiment - Bestimmung des PVC-Gehalts
  • M9: Anleitung für Lehrende - Bestimmung des PVC-Gehalts
  • M9: Experiment – Lösungsblatt für Lehrende - Bestimmung des PVC-Gehalts
  • M10: Weiterführende Informationen für Lehrende