Tơ tự nhiên và tơ tổng hợp: nylon-6,6, nylon-6, PET, nitron, tơ visco và bài tập có đáp án Hóa 12

Tơ là vật liệu polymer hình sợi dài và mảnh. Bài viết phân loại tơ tự nhiên (bông, len, tơ tằm), tơ bán tổng hợp (visco, acetate) và tơ tổng hợp (nylon-6,6, nylon-6, PET, nitron), phương trình điều chế bằng trùng ngưng và trùng hợp, ví dụ tính toán và bài tập có đáp án Hóa 12.

Tơ là gì?

Tơ là những vật liệu polymer hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định. Dựa vào nguồn gốc, tơ được chia thành tơ tự nhiên (bông, len, tơ tằm), tơ hóa học gồm tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo (tơ visco, tơ acetate) và tơ tổng hợp (nylon, polyester, nitron).

Phân loại tơ

Loại	Ví dụ	Thành phần / nguồn gốc
Tơ tự nhiên	Bông, len, tơ tằm	Cellulose (bông), protein (len, tơ tằm)
Tơ bán tổng hợp	Tơ visco, tơ acetate	Chế hóa cellulose
Tơ tổng hợp	Nylon-6,6, nylon-6, PET, nitron	Tổng hợp từ monomer

Một số tơ tổng hợp

Tơ	Phản ứng điều chế
Nylon-6,6 (polyamide)	$\ce{nH2N(CH2)6NH2 + nHOOC(CH2)4COOH -> (-HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO-)_n + 2nH2O}$ (trùng ngưng hexamethylenediamine và adipic acid)
Nylon-6 (capron)	$\ce{n caprolactam -> (-NH-[CH2]5-CO-)_n}$ (trùng hợp mở vòng)
PET (lapsan, polyester)	$\ce{nHOOC-C6H4-COOH + nHOCH2CH2OH -> (-OC-C6H4-COO-CH2CH2O-)_n + 2nH2O}$
Nitron (olon)	$\ce{nCH2=CH-CN ->[t, p, xt] (-CH2-CH(CN)-)_n}$ (trùng hợp acrylonitrile)

Ví dụ 1

Tính khối lượng hexamethylenediamine ($M = 116$) và adipic acid ($M = 146$) cần để điều chế $226$ kg nylon-6,6 (mắt xích $M = 226$), hiệu suất $100\%$.

$226$ kg ứng với $1$ kmol mắt xích nên cần $116$ kg hexamethylenediamine và $146$ kg adipic acid.

Ví dụ 2

Từ $53$ kg acrylonitrile ($M = 53$) điều chế nitron với hiệu suất $80\%$. Tính khối lượng nitron.

$m = 53 \cdot 0{,}8 = 42{,}4$ kg.

Xem bài: Đại cương về polymer

Xem bài: Chất dẻo và vật liệu composite

Đặc điểm và ứng dụng

Nylon-6,6, nylon-6: sợi dai, bền, đàn hồi, dùng dệt vải, lưới, dây dù, thảm.
PET: dệt vải, chai nước giải khát; nitron dai như len nên dùng làm áo ấm.
Tơ tổng hợp bền, nhẹ nhưng kém thoáng khí và thấm hút ẩm so với bông; cần chọn theo mục đích sử dụng.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Phân loại: bông, tơ tằm, tơ visco, nylon-6,6.
Viết phương trình điều chế nitron từ acrylonitrile.
Nylon-6,6 điều chế từ hai chất nào?
Tính khối lượng nylon-6,6 thu được từ $116$ kg hexamethylenediamine, lượng adipic acid dư, hiệu suất $80\%$.
Nêu một ưu điểm và một nhược điểm của tơ tổng hợp.

Đáp án

Bông và tơ tằm: tự nhiên; tơ visco: bán tổng hợp; nylon-6,6: tổng hợp.
$\ce{nCH2=CHCN -> (-CH2-CH(CN)-)_n}$.
Hexamethylenediamine $\ce{H2N(CH2)6NH2}$ và adipic acid $\ce{HOOC(CH2)4COOH}$.
$n = 1$ kmol tạo $1$ kmol mắt xích ($226$ kg); thực tế $226 \cdot 0{,}8 = 180{,}8$ kg.
Bền, dai, ít nhăn; kém thấm hút mồ hôi, không thoáng khí.