Warum ist die thermische Längenausdehnung bei Kunststoffen viel höher als bei Metallen?
Ist es etwa wegen dem stabileren Gitteraufbau bei Metallen und dem "sensiblen" Kettenaufbau von Kunststoffen?
Könnte mir bitte jemand das Verhalten wissenschaftlicher erklären?
1 Antwort
Ist das so? Nie drüber nachgedacht!
In Metallen sind alle Atome mit allen anderen verbunden, zumindest innerhalb einer Einkristallzone. Obwohl die MetallBindundung anders funktioniert als in Molekülen, ist sie ähnlich stark.
In normalen, einfachen thermoplastischen Kunststoffen gibt es vor allem sehr lange Molekülketten. Diese halten aber nur über relativ schwache Wechselwirkungen zusammen, der sogn. Van-der-Waals-Wewi, bzw. mit den sogn. London-Kräften. Da diese deutlich schwächer sind, könnte die thermische Ausdehnung deutlich stärker sein.
Man müsste mal schauen, ob es tatsächlich eine Systematik gibt, bei der sich zB Duroplaste, mit einem deutlich höheren Vernetzungsgrad von Thermoplasten unterscheidet.
Ich vermute, dass das etwas zu einfach ist.
Diamanten bestehen aus einem dreidimensional vernetzem MolekülGitter, mit sehr starken Bindungen, womit sich auch die Härte erklären lässt. Weißer Phosphor besteht aus einzelnen P4-Molekülen (Tetraeder), die nur locker per Wechselwirkung aneinander gebunden sind, während eben Thermoplaste aus sehr langen Ketten bestehen.
α(Diamant)=1,1
Das schrieb ich doch. Weißer Phosphor besteht aus isolierten Molekülen, Silicium und Diamant nicht.
Polyamide haben ja in Kettenrichtung eine negative thermische Ausdehnung, so wie Kohlefasern auch.
Systeme, die aus Molekülen bestehen, scheinen eine höhere thermische Ausdehnung zu haben. Weißer Phosphor liegt zum Beispiel recht hoch. Allerdings ist auch die Streuung innerhalb der Gruppe "Metalle" recht groß. Invar liegt bei 1, Lithium bei 58.