Phản ứng trùng ngưng là gì

Câu hỏi: Phản ứng trùng ngưng là gì?

Lời giải: 

    - Phản ứng trùng ngưng được định nghĩa là quá trình tổng hợp polime dựa trên phản ứng của các monome có chứa các nhóm chất, nhằm tạo thành những liên kết mới trong mạch polime cũng như sinh ra hợp chất phụ như nước, HCl….

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về phản ứng trùng ngưng là gì nhé: 

1. Phản ứng trùng ngưng là gì?

    - Trùng ngưng hay còn được gọi với tên khác là phản ứng đồng trùng ngưng. Đây vốn là một quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) được liên kết chặt chẽ với nhau thành phân tử lớn (polime cao phân tử), đồng thời giải phóng nhiều phần tử nhỏ như HCl hay H₂O và CO₂.

    - Khi các nhóm chức tác dụng với nhau thì hợp chất phân tử thấp được tách ra với sự tạo thành liên kết mới nối những phần còn lại của những chất tham gia phản ứng với nhau.

Ví dụ minh họa của phản ứng trùng phân:

nNH₂−[CH₂]₅COOH→(−NH−[CH₂]₅CO−)n+nH₂O

Các chất tham gia phản ứng trùng ngưng là gì?

    - Phần lớn các chất tham gia phản ứng đồng phân là các monome của protein. Ngoài ra, Polime được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng là các polietilen. nilon-6,6. poli (tên gọi là metyl metacrylat).

Chức và nhóm chức của các chất tham gia phản ứng trùng ngưng là:

    + Nhóm chức là nhóm mang vai trò quyết định nên tính chất hóa học của một loại hợp chất hóa học trong phản ứng. Ví dụ như: -OH, -COOH, -NH₂, -Cl…

    +  Số chức của monome chính là số trung tâm hoạt động có khả năng tạo được liên kết đồng hóa trị trong quá trình trùng ngưng nên polime. Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng hóa học xảy ra mà số chức của monome có thể tự động thay đổi so với hợp chất cấu tạo ban đầu.

    - Ví dụ: Glixerin có ba nhóm chức OH ở  điều kiện nhiệt độ 180 độ C số chức bằng 2, thế nhưng nhiệt độ lớn hơn 180^oC thì số chức lại = 3.

2. Các loại phản ứng trùng ngưng

    - Có nhiều loại phản ứng trùng ngưng khác nhau, thế nhưng về cơ bản chúng ta có thể phân loại thành các loại cơ bản như sau:

Phản ứng Trùng ngưng đồng thể và trùng ngưng dị thể

    + Trùng ngưng đồng thể: Đây là loại phản ứng hóa học mà khi trùng ngưng chỉ có một loại monome có thể tham gia vào phản ứng.

    + Trùng ngưng dị thể: Đây là loại phản ứng hóa học mà khi trùng ngưng sẽ có từ hai loại monome trở lên tham gia vào.

Trùng ngưng hai chiều và trùng ngưng ba chiều

    + Trùng ngưng hai chiều được biết đến chính là một dạng polime có mạch thẳng hoặc là phân nhánh.

    + Trùng ngưng ba chiều được biết là khả năng tạo liên kết thành một dạng mạch không gian. Lúc đó thì một trong những monome tham gia phản ứng hóa học trùng ngưng sẽ có tới ba nhóm chức.

Trùng ngưng cân bằng và trùng ngưng không cân bằng

    - Phản ứng trùng ngưng cân bằng là phản ứng tạo ra polime đồng thời kèm theo những hợp chất thấp phân tử. Do đó thành phần cơ bản của hợp chất cao phân tử tạo ra sau phản ứng sẽ không bị trùng với các thành phần cơ bản của những chất ban đầu.

    - Phản ứng hóa học này có được là bởi sự tương tác giữa các nhóm chức với nhau. Do đó, để xảy ra trùng ngưng thì cần có những hợp chất với các nhóm chức khác loại có thể phản ứng với nhau. Bên cạnh đó thì phản ứng trùng ngưng cân bằng cũng có thể xảy ra giữa hai (hoặc cũng có thể nhiều hơn) hợp chất. Trong đó mỗi hợp chất sẽ phải có ít nhất hai nhóm chức giống nhau có thể phản ứng với các nhóm chức của hợp chất hóa học trong hỗn hợp phản ứng.

Trùng ngưng cân bằng và trùng ngưng không cân bằng

    - Nếu như hợp chất thấp phân tử được tạo ra khi phản ứng trùng ngưng diễn ra có khả năng tương tác với polime tạo thành (trong các điều kiện của phản ứng này) thì quá trình của phản ứng sẽ đạt tới mức cân bằng. Ngược lại nếu trong các điều kiện của phản ứng này mà những chất thấp phân tử tạo thành không thể tương tác với polime thì sẽ xảy ra phản ứng trùng ngưng không cân bằng.

3. Polime được điều chế bằng phương pháp trùng ngưng hóa

    - Cách điều chế polime bằng phản ứng trùng ngưng cũng rất dễ hiểu: Các polime được điều chế từ phản ứng trùng ngưng như sau: Nilon-6, nilon-7, Tơ lapsan, Nilon-6,6, Nhựa novolac cùng với rezol.

Nilon-6

    - Tơ capron (nilon-6) thường được điều chế bằng cách trùng ngưng aminoaxit H₂N−(CH₂)₅−COOH

nH₂N−[CH₂]₅−COOH→(−NH−[CH₂]₅−CO−)n+nH₂O

Nilon-7

    - Nilon-7 hay còn được gọi là tơ enang được trùng ngưng từ axit 7-aminoheptanoic

nNH₂−[CH₂]₆−COOH→−(−NH−[CH₂]₆−CO−)n+nH₂O

Lapsan

    - Tơ lapsan là một loại polieste được tổng hợp từ những axit axit terephtalic và etylen glycol.

p−HOOC−C₆H₄−COOH+HO−CH₂−CH₂−OH→−(−CO−C₆H₄−CO−O−CH₂−CH₂−O−)−+H₂O

Nilon-6,6 (đồng trùng ngưng)

    - Tơ nilon-6,6 được điều chế bằng cách trùng ngưng hexametylenđiamin cùng với axit addipic

nH₂N(CH₂)₆NH₂+nHOOC(CH₂)₄COOH→xt,t∘,p[−HN(CH₂)₆NH−OC(CH₂)₄CO−]n+2nH₂O