Tính chất hóa học của Polime, Cách điều chế và Ứng dụng của Polime - Hóa 12 bài 13

Cao su lại được làm từ polime, vậy polime có tính chất hóa học, tính chất vật lý gì? cách điều chế polime như thế nào và chúng có ứng dụng gì trong sản xuất và đời sống? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Khái niệm polime

• Polime là gì?

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

* Ví dụ: Polietilen  (–CH₂ – CH₂–)_n  do các mắt xích –CH₂–CH₂– liên kết với nhau.

- Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa.

- Các phân tử được tạo nên từng mắt xích cho polime gọi là monome (trong ví dụ, monome là CH₂=CH₂)

• Cách phân loại Polime.

- Theo nguồn gốc: Polime tổng hợp, polime thiên nhiên, polime nhân tạo (bán tổng hợp);

- Theo cách tổng hợp: Polime trùng hợp, polime trùng ngưng;

- Theo cấu trúc: Polime có mạch không phân nhánh và polime có mạch phân nhánh

II. Đặc điểm cấu trúc của polime

• Cách mắt xích của polime có thể nối với nhau thành:

- Mạch không phân nhánh: Amilozơ,...

- Mạch phân nhánh: Amilopectin, Glicogen,...

- Mạch không gian: Cao su lưu hóa, nhựa Bakelit,...

III. Tính chất vật lý của polime

- Các polime hầu hết là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Polime khi nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại gọi là chất nhiệt dẻo. Polime không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy gọi là chất nhiệt rắn.

- Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp cho dung dịch nhớt. Ví dụ: polibutadien tan trong benzen,...

- Nhiều polime có tính dẻo (polietilen, polipropilen,...), tính đàn hồi (polibutadien, poliisopren,...), một số có thể kéo thành sợi - dai - bền (nilon-6, xenlulozo,...), có polime trong suốt không giòn, nhiều polime có tính cách điện, cách nhiệt (polietilen, poli(vinyl clorua),...), hoặc tính bán dẫn (polianilin, polithiophen,...).

IV. Tính chất hóa học của Polime

- Polime có những phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon.

1. Phản ứng phân cắt mạch polime

- Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân: Tinh bột, Xenlulozơ

- Polime trùng hợp bị nhiệt phân thành các đoạn ngắn và cuối cùng thành monome ban đầu gọi là phản ứng giải trùng hợp (đepolime hóa).

2. Phản ứng giữ nguyên mạch polime

- Các nhóm thế gắn vào mạch polime hoặc các liên kết đôi trong mạch polime có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polime.

3. Phản ứng tăng mạch polime

- Ở điều kiện thích hợp, các mạch polime có thể nối với nhau tạo thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới không gian.

V. Phương pháp điều chế Polime

- Polime thường được điều ché theo hai loại phản ứng trùng hợp và trùng ngưng.

1. Phản ứng trùng hợp

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

- Điều kiện: Monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội hoặc là vòng kém bền có thể mở ra.

* Ví dụ: Phản ứng tạo PVC (poli vinyl clorua), tơ capron, cao su buna-S,...

2. Phản ứng trùng ngưng

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

- Điều kiện: Monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo liên kết với nhau.

* Ví dụ: Phản ứng tạo nilon-6; nilon-6,6; poli(etylen terephtalat),...

VI. Ứng dụng của polime

- Polime có nhiều ứng dụng như làm các loại vật liệu polime phục vụ cho đời sống và sản xuất như: Chất dẻo, tơ sợi, cao su, keo dán,...

VII. Bài tập về Polime

* Bài 1 trang 64 SGK Hóa 12: Cho các polime : polietilen, xenlulozơ, polipeptit, tinh bột, nilon-6, nilon-6,6; polibutadien. Dãy các polime tổng hợp là:

A. polietilen, xenlulozo, nilon-6, nilon-6,6.

B. polietilen, polibutadien, nilon-6, nilon-6,6.

C. polietilen, tinh bột, nilon-6, nilon-6,6.

D. polietilen, nilon-6, nilon-6,6, xenlulozơ.

>> Lời giải Bài 1 trang 64 SGK Hóa 12

- Đáp án B. polietilen, polibutadien, nilon-6, nilon-6,6.

* Bài 2 trang 64 SGK Hóa 12: Trong số các polime sau, chất nào được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp?

A. Poli (vinyl clorua).      B. Polisaccarit.

C. Protein.      D. Nilon- 6,6.

>> Lời giải Bài 2 trang 64 SGK Hóa 12

* Bài 3 trang 64 SGK Hóa 12: Phân biệt sự trùng hợp và trùng ngưng về các mặt: phản ứng, monome và phân tử khối của polime so với monome. Lấy ví dụ minh họa.

>> Lời giải Bài 3 trang 64 SGK Hóa 12

* Bài 4 trang 64 SGK Hóa 12: Gọi tên các phản ứng và viết phương trình hóa học của phản ứng polime hóa các monome sau:

a) CH₃-CH=CH₂.

b) CH₂=CCl-CH=CH₂.

c) CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂.

d) CH₂OH-CH₂OH và m-C₆H₄(COOH)₂(axit isophtalic).

e) NH₂-[CH₂]₁₀COOH.

>> Lời giải Bài 4 trang 64 SGK Hóa 12

* Bài 5 trang 64 SGK Hóa 12: Từ các sản phẩm hóa dầu (C₆H₆ và CH₂=CH₂) có thể tổng hợp được polistiren dùng để sản xuất nhựa trao đổi ion. Hãy viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra, có thể dùng thêm các hóa chất vô cơ cần thiết khác.

>> Lời giải Bài 5 trang 64 SGK Hóa 12

 C₆H₆ + C₂H₄  C₆H₅C₂H₅

 C₆H₅C₂H₅  C₆H₅CH=CH₂ + H₂

 nC₆H₅CH=CH₂  [-CH(C₆H₅)-CH₂-]_n

* Bài 6 trang 64 SGK Hóa 12: Hệ số polime hóa là gì? Có thể xác định chính xác hệ số polime hóa được không? Tính hệ số polime hóa của PE, PVC và xenlulozơ biết rằng phân tử khối trung bình của chúng lần lượt là:420000, 250000 và 1620000.

>> Lời giải Bài 6 trang 64 SGK Hóa 12