Đại cương về polymer: khái niệm, monomer, hệ số trùng hợp, phân loại, trùng hợp, trùng ngưng và bài tập có đáp án
Polymer là hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau. Bài viết nêu khái niệm monomer, hệ số trùng hợp, phân loại polymer tự nhiên, tổng hợp, bán tổng hợp, cấu trúc mạch, phản ứng trùng hợp và trùng ngưng, tính chất, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 12.
Polymer là gì?
Polymer là những hợp chất có phân tử khối rất lớn (từ hàng chục nghìn đến hàng triệu) do nhiều đơn vị nhỏ gọi là mắt xích liên kết với nhau tạo nên. Chất ban đầu để tạo polymer gọi là monomer, số mắt xích $n$ trong phân tử gọi là hệ số trùng hợp.
Khái niệm và phân loại
Ví dụ polyethylene $\ce{(-CH2-CH2-)_n}$ có mắt xích $\ce{-CH2-CH2-}$, monomer là ethylene $\ce{CH2=CH2}$. Phân tử khối polymer $M = n \cdot M_{\text{mắt xích}}$.
| Cách phân loại | Loại | Ví dụ |
|---|---|---|
| Nguồn gốc | Tự nhiên | Tinh bột, cellulose, protein, cao su thiên nhiên |
| Nguồn gốc | Tổng hợp | PE, PVC, nylon-6,6, cao su buna |
| Nguồn gốc | Bán tổng hợp (nhân tạo) | Tơ visco, tơ acetate |
| Cấu trúc mạch | Không phân nhánh / phân nhánh / mạng không gian | PE / amylopectin / cao su lưu hóa, bakelite |
Phản ứng điều chế polymer
| Phản ứng | Điều kiện monomer | Ví dụ |
|---|---|---|
| Trùng hợp | Có liên kết bội ($\ce{C=C}$) hoặc vòng kém bền | $\ce{nCH2=CH2 ->[t, p, xt] (-CH2-CH2-)_n}$ |
| Trùng ngưng | Có từ $2$ nhóm chức trở lên, giải phóng phân tử nhỏ ($\ce{H2O}$) | $\ce{nH2N(CH2)6NH2 + nHOOC(CH2)4COOH -> (-HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO-)_n + 2nH2O}$ (nylon-6,6) |
Ví dụ 1
Polyethylene có phân tử khối $280\,000$. Tính hệ số trùng hợp.
$M_{\text{mắt xích}} = 28$ nên $n = 280000 : 28 = 10000$.
Ví dụ 2
Một mẫu PVC có phân tử khối $250\,000$. Tính $n$ ($M_{\ce{C2H3Cl}} = 62{,}5$).
$n = 250000 : 62{,}5 = 4000$.
Xem bài: Chất dẻo và vật liệu composite
Tính chất chung
- Hầu hết là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định (nóng chảy trong một khoảng) hoặc bị phân hủy khi đun nóng.
- Đa số không tan trong nước và dung môi thông thường; một số tan trong dung môi thích hợp.
- Có tính dẻo, đàn hồi hoặc tạo sợi tùy cấu trúc; thường bền với acid, base nhưng bị lão hóa dưới ánh sáng, nhiệt.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Polymer là gì? Cho hai ví dụ polymer tổng hợp.
- Phân biệt trùng hợp và trùng ngưng.
- PVC có $M = 125000$. Tính hệ số trùng hợp.
- Viết phương trình trùng hợp propene.
- Tìm monomer của polymer $\ce{(-CH2-CHCl-)_n}$.
Đáp án
- Hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều mắt xích tạo nên; PE, PVC.
- Trùng hợp: từ monomer có liên kết bội, không sinh ra phân tử nhỏ; trùng ngưng: từ monomer đa chức, sinh ra phân tử nhỏ như $\ce{H2O}$.
- $n = 125000 : 62{,}5 = 2000$.
- $\ce{nCH3-CH=CH2 ->[t, p, xt] (-CH(CH3)-CH2-)_n}$.
- Vinyl chloride $\ce{CH2=CHCl}$.
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài tiếp theo: Chất dẻo và vật liệu composite
Xem tất cả bài học chủ điểm Polymer
Câu hỏi thường gặp
Polymer là gì?
Hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau.
Monomer là gì?
Là chất ban đầu tạo ra polymer.
Phản ứng trùng hợp là gì?
Quá trình kết hợp nhiều monomer có liên kết bội thành polymer.
Phản ứng trùng ngưng là gì?
Quá trình kết hợp nhiều monomer đa chức sinh ra polymer và phân tử nhỏ.