Cơ Bản: Polime và Vật Liệu Polime
Basic - Cơ BảnMục Lục
Polime và Vật Liệu Polime: Khái Niệm Cơ Bản
Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là monome) liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học.
Vật liệu polime là vật liệu được tạo ra từ polime, thường có tính chất đặc trưng như dẻo, dai, bền, nhẹ và có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và công nghiệp.
Phân Loại Polime
- Polime thiên nhiên: Có sẵn trong tự nhiên, ví dụ: tinh bột, xenlulozơ, protein, cao su tự nhiên.
- Polime tổng hợp: Được tạo ra từ các phản ứng hóa học, ví dụ: polietilen (PE), polivinil clorua (PVC), polistiren (PS).
- Polime bán tổng hợp (nhân tạo): Được điều chế bằng cách chế biến polime thiên nhiên, ví dụ: tơ visco, tơ axetat.
Cấu Trúc Polime
- Mạch thẳng: Các monome liên kết với nhau thành một chuỗi dài không phân nhánh, ví dụ: PE, PVC.
- Mạch nhánh: Các monome liên kết thành mạch chính và có các mạch nhánh, ví dụ: amilopectin (trong tinh bột).
- Mạng lưới không gian (mạng lưới): Các mạch polime liên kết với nhau tạo thành mạng lưới ba chiều, ví dụ: nhựa bakelit, cao su lưu hóa.
Phản Ứng Trùng Hợp và Trùng Ngưng
- Trùng hợp: Quá trình kết hợp nhiều phân tử monome nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử polime lớn. Điều kiện thường là có xúc tác, nhiệt độ, áp suất thích hợp. Ví dụ: trùng hợp etilen tạo ra PE.
- Trùng ngưng: Quá trình kết hợp nhiều phân tử monome nhỏ thành polime, đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác (ví dụ: nước). Ví dụ: trùng ngưng amino axit tạo ra protein.
Tính Chất Chung của Polime
- Không có nhiệt độ nóng chảy xác định, mà nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ.
- Thường là chất rắn, không tan trong nước, tan trong một số dung môi hữu cơ.
- Có tính dẻo, một số polime có tính đàn hồi.
- Kém bền với nhiệt và các tác nhân hóa học.
Ví Dụ Về Một Số Polime Quan Trọng
- Polietilen (PE): Dùng làm túi nilon, màng bọc thực phẩm, ống dẫn nước.
- Polivinil clorua (PVC): Dùng làm ống dẫn nước, áo mưa, vật liệu cách điện.
- Polistiren (PS): Dùng làm hộp xốp, đồ chơi.
- Cao su: Dùng làm lốp xe, các sản phẩm cao su.
- Tơ nilon-6,6: Dùng để dệt vải, may quần áo, làm dây thừng.
Ví dụ 1
Đề bài: Để tạo thành thủy tinh hữu cơ (plexiglat), người ta tiến hành trùng hợp chất nào?
Lời giải:
- Thủy tinh hữu cơ (plexiglat) có tên gọi là poli(metyl metacrylat).
- Vậy, để tạo thành plexiglat, người ta trùng hợp metyl metacrylat.
Ví dụ 2
Đề bài: Một phân tử polietilen có khối lượng phân tử bằng 56000u. Hệ số polime hóa của phân tử polietylen này là bao nhiêu?
Lời giải:
- Công thức của etilen là , phân tử khối của etilen là 28u.
- Gọi n là hệ số polime hóa. Khối lượng phân tử của polietilen là:
- Ta có:
- Suy ra:
Vậy, hệ số polime hóa là 2000.
Ví dụ 3
Đề bài: Cho 16,2 kg xenlulozơ tác dụng với (axit axetic) thu được 25 kg sản phẩm. Tính hiệu suất của phản ứng, biết sản phẩm chỉ chứa xenlulozơ triaxetat.
Lời giải:
- Công thức của xenlulozơ:
- Phương trình phản ứng:
- Số mol mắt xích xenlulozơ:
- Số mol mắt xích xenlulozơ triaxetat (lý thuyết):
- Khối lượng xenlulozơ triaxetat (lý thuyết):
- Hiệu suất phản ứng:
Vậy, hiệu suất của phản ứng là khoảng 86.8%.
Các Lỗi Thường Gặp Cần Tránh
- Nhầm lẫn giữa phản ứng trùng hợp và trùng ngưng.
- Không nhớ công thức cấu tạo của các monome và polime thông dụng.
- Sai sót trong tính toán khối lượng phân tử và hệ số polime hóa.