Lý thuyết polime? Ứng dụng, điều chế Polime?

I. Khái niệm, phân loại và danh pháp

1. Khái niệm

    Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.

    Các phân tử ban đầu tạo nên từng mắc xích của polime gọi là monome.

    Ví dụ: Polietilen (–CH₂ – CH₂–)n thì –CH₂–CH₂– là mắc xích; n là hệ số trùng hợp.

    - Chỉ số n gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa n càng lớn thì phân tử khối của polime càng cao.

2. Phân loại

 Có thể chia thành 3 loại

    - Dựa vào nguồn gốc:

        + Polime thiên nhiên như cao su, xelulozơ...

        + Polime tổng hợp như polietilen, nhựa phenol-fomanđehit.

        + Polime nhân tạo hay bán tổng hợp như xenlulozơ trinitrat, tơ visco ...

    - Dựa vào cách tổng hợp:

        + Polime trùng hợp được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp: (–CH₂–CH₂–)n và (–CH₂–CHCl–)n

        + Polime trùng ngưng được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng: (–HN–[CH₂]₆–NH–CO–[CH₂]₄–CO–)n

    - Dựa vào cấu trúc:

        + Polime có mạch không phân nhánh (PVC, PE, PS, cao su, xenlulozơ, tinh bột...)

        + Polime có mạch nhánh (amilopectin, glicogen)

        + Polime có cấu trúc mạng không gian (rezit, cao su lưu hóa).

3. Danh pháp

    - Tên của các polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli trước tên monome.

    Ví dụ: (–CH₂–CH₂–)n là polietilen và (–C₆H10O₅–)n là polisaccarit,...

    - Nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ hai monome tạo nên polime thì tên monome phải để trong ngoặc đơn.

    Ví dụ: (–CH2–CHCl– )n; (–CH₂–CH=CH–CHn–CH(C₆H₅)–CH₂–)n

                    poli(vinyl clorua)                        poli(butađien - stiren)

    - Một số polime có tên riêng (tên thông thường).

    Ví dụ: (–CF₂–CF₂–)n: Teflon; (–NH–[CH₂]₅–CO–)n: Nilon-6; (C6H10O₅)n: Xenlulozơ;...

II. Tính chất vật lý

    - Polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định, không nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại (chất nhiệt dẻo).

    - Hầu hết polime không tan trong nước.

    - Một số polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, một số dai, bền, có thể kéo sợi.

III. Tính chất hóa học

1. Phản ứng giữ nguyên mạch polime

    - Các nhóm thế đính vào mạch polime có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polime.

    Poli (vinyl axetat) (PVA) tác dụng với dung dịch NaOH:

    - Những polime có liên kết đôi trong mạch có thể tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi mà không làm thay đổi mạch polime.

    Cao su thiên nhiên tác dụng với HCl:

2. Phản ứng phân cắt mạch polime

    - Phản ứng thủy phân polieste:

    - Phản ứng thủy phân polipeptit hoặc poliamit:

    - Phản ứng thủy phân tinh bột, xenlulozơ

    - Phản ứng nhiệt phân polistiren

3. Phản ứng khâu mạch polime

    * Sự lưu hóa cao su:

    Khi hấp nóng cao su thô với lưu huỳnh thì thu được cao su lưu hóa. Ở cao su lưu hóa, các mạch polime được nối với nhau bởi các cầu –S–S– (cầu đisunfua)

    * Nhựa rezit (nhựa bakelit):

    Khi đun nóng nhựa rezol thu được nhựa rezit, trong đó các mạch polime được khâu với nhau bởi các nhóm –CH₂– (nhóm metylen)

    Polime khâu mạch có cấu trúc mạng không gian do đó trở nên khó nóng chảy, khó tan và bền hơn so với polime chưa khâu mạch.

IV. Điều chế

    Có thể điều chế polime bằng phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng

1. Phản ứng trùng hợp

    - Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome), giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polime)

    - Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có là:

        + Liên kết bội.

    Ví dụ: CH₂ = CH₂, CH₂ = CH–C₆H₅

        + Hoặc vòng kém bền

    Ví dụ:

    * Phân loại:

    - Trùng hợp chỉ từ một loại monome tạo homopolime.

    Ví dụ:

    - Trùng hợp mở vòng.

    Ví dụ:

    - Trùng hợp từ hai hay nhiều loại monome (gọi là đồng trùng hợp) tạo copolime. Ví dụ:

2. Phản ứng trùng ngưng

    - Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử rất lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (như H₂O, ...)

    - Điều kiện cần để có phản ứng trùng ngưng: Các monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo được liên kết với nhau.

    Ví dụ:

V. Những ứng dụng quan trọng của polime trong cuộc sống 

Sau đây là những ứng dụng quan trọng của polymer trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề của cuộc sống: 

- Được dùng để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như: áo mưa, ống dẫn điện, các sản phẩm công nghiệp. 

- Chất dẻo Polymer còn được ứng dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng vải, gỗ, da, kim loại hay thủy tinh bởi đặc điểm bền, nhẹ, khó vỡ và đa dạng màu sắc đẹp.

Cùng Top lời giải tìm hiểu các khía cạnh khác của Polime và bài tập lí thuyết liên quan nhé

Polymer tác động đến môi trường, con người như thế nào? 

    Mặc dù chúng có những ứng dụng, vai trò quan trọng là thế, thế nhưng cũng để lại nhiều tác động xấu đến với môi trường, con người như sau: 

- Quá trình để sản xuất Polymer sẽ tạo ra khí CO₂ làm tăng hiệu ứng nhà kính, gia tăng sự biến đổi khí hậu và kèm theo các hệ lụy tới môi trường sống như: nước biển dâng cao, hạn hán, lũ lụt…

- Tác động xấu đến sức khỏe của con người: Vì các chất phụ gia được thêm vào sản phẩm để tạo nên các polymer nhân tạo có thể gây tổn thương và làm thoái hóa thần kinh ngoại biên, làm tổn thương các cơ quan sinh dục nam...

- Sự tồn tại của Polymer trong đất và nước sẽ ngăn cản quá trình trao đổi oxy làm xói mòn, sạc lở đất, không giữ được chất dinh dưỡng gây cây cối sinh trưởng không tốt, sinh vật biển có thể bị chết do ăn phải chất thải,…

- Các polymer ở dưới dạng bao bì plactic sẽ gây tắc nghẽn cống, kênh rạch và ao hồ, gây ứ đọng nước và gây ô nhiễm môi trường.

- Nếu bạn đốt những sản phẩm polime sẽ gây độc cho sức khỏe và gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. 

Bài tập

Bài 1: Những polime nào sau đây có khả năng lưu hóa?

    A. Cao su buna – S

    B. Cao su buna

    C. Poliisopren

    D. Cả A, B và C đều đúng.

Bài 2: Chất nào sau đây có khả năng trùng hợp thành cao su?

    A. CH₂=C(CH₃)CH=CH₂

    B. CH₃ – C(CH₃)=C=CH₂

    C. CH₃ – CH₂ – C ≡ CH

    D. CH₃ – CH = CH – CH₃

Bài 3: Poli (vinyl ancol) (PVA) là polime được điều chế thông qua phản ứng trùng hợp của monome nào sau đây?

    A. CH₂=CH – COOCH₃

    B. CH₂=CHCl

    C. CH₂=CH – COOC₂H₅

    D. CH₂=CH – OCOCH₃

Bài 4: Cho các polime sau:

    a) Tơ tằm         b) Sợi bông         c) Len         d) Tơ enang

    e) Tơ visco         f) Tơ Nilon – 6,6         g) Tơ axetat

    Những loại polime có nguồn gốc xenlulozơ là:

    A. b, e, g

    B. a, b, c

    C. d, f, g

    D. a, f, g

Bài 5: Loại tơ nào dưới đây thường dùng để dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi “len” đan áo rét?

    A. Tơ capron

    B. Tơ nilon – 6,6

    C. Tơ lapsan

    D. Tơ enang

Bài 6: Hợp chất nào sau đây không dùng để tổng hợp caosu?

    A. Butan

    B. Isopren

    C. Đivinyl

    D. Clopren

Bài 7: Cao su buna được sản xuất bằng phản ứng trùng hợp hợp chất nào sau đây?

    A. CH₂=CH – CH=CH₂ và có mặt P

    B. CH₂=CH – CH=CH₂ và có mặt S

    C. CH₂=CH – C(CH₃)=CH₂ và có mặt Na

    D. CH₂=CH – CH=CH₂ và có mặt Na

Bài 8: Công thức cấu tạo của tơ nilon – 6,6 là:

    A. [ - NH – (CH₂)₄ – NH – CO – (CH₂)₄ – CO - ]n

    B. [ - NH – (CH₂)₆ – NH – CO – (CH₂)₄ – CO - ]n

    C. [ - NH – (CH₂)₆ – NH – CO – (CH₂)₆ – CO - ]n

    D. [ - NH – (CH₂)₄ – NH – CO – (CH₂)₆ – CO - ]n

Bài 9: Điều kiện để một monome tham gia phản ứng trùng hợp là:

    A. Có sự liên hợp các liên kết đôi

    B. Có liên kết đôi

    C. Có từ hai nhóm chức trở lên

    D. Có hai nhóm chức đầu mạch phản ứng được với nhau

Bài 10: Polime có cấu trúc mạng không gian (mạng lưới) là :

 A. PE.         B. Amilopectin.         C. PVC.         D. Nhựa bakelit.

Bài 11: Polistiren không tham gia phản ứng nào trong các phản ứng sau ?

    A. Đepolime hoá.

    B. Tác dụng với Cl₂/ánh sáng.

    C. Tác dụng với NaOH (dung dịch).

    D. Tác dụng với Cl₂ khi có mặt bột sắt.

Bài 12: Một mắt xích của teflon có cấu tạo là :

    A. –CH₂–CH₂– .         B. –CCl₂–CCl₂–.

    C. –CF₂–CF₂–.         D. –CBr₂–CBr₂–.

Bài 13: Một polime Y có cấu tạo như sau :

        ... –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂– ...

    Công thức một mắt xích của polime Y là :

    A. –CH₂–CH₂–CH₂– .

    B. –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂– .

    C. –CH₂– .

    D. –CH₂–CH₂– .

Bài 14: Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna-S là :

    A. CH₂=C(CH¬₃)–CH=CH₂, C₆H₅–CH=CH₂.

    B. CH₂=CH–CH=CH₂, C₆H₅–CH=CH₂.

    C. CH₂=CH–CH=CH₂, CH₃–CH=CH₂.

    D. CH₂=CH–CH=CH₂, lưu huỳnh.

Bài 15: Đồng trùng hợp đivinyl và stiren thu được cao su Buna-S có công thức cấu tạo là :

A. (–CH₂–CH=CH–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–)n.

B. (–C₂H–CH–CH–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–)n.

C. (–CH₂–CH–CH=CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–)n.

D. (–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–)n.

Đáp án 

1 - D	2 - A	3 - D	4 - B	5 - D
6 - A	7 - D	8 - B	9 - B	10 - D
11 - C	12 - C	13 - D	14 - B	15 - A