Polime: Chi tiết khái niệm, cấu tạo, tính chất và ứng dụng

Polymer – một hợp chất hóa học có cái tên vô cùng quen thuộc với tất cả chúng ta. Nhưng bạn có biết polyme thực sự là gì không? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về khái niệm, cấu trúc, tính chất và ứng dụng của hợp chất này trong bài viết dưới đây.

Khái niệm polyme là gì?

Polyme là những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn, được tạo thành từ nhiều chuỗi liên kết với nhau. Các liên kết này được kết nối với nhau thông qua liên kết cộng hóa trị – hai hoặc nhiều phân tử sẽ được kết nối với nhau, chúng có chung một cặp electron. Các phân tử ban đầu tạo nên mỗi liên kết của polyme được gọi là monome.

Ví dụ:

Polyetylen (–CH2 – CH2–)n thì –CH2–CH2– là một mắt xích; n là hệ số trùng khớp.

Số n được gọi là hệ số trùng hợp. Mức độ trùng hợp n càng lớn thì khối lượng phân tử của polyme càng cao.

Polyme có rất nhiều trong tự nhiên, ví dụ điển hình là các hóa chất cơ bản như DNA và RNA. Ngoài ra, xung quanh chúng ta còn có những loại polyme tự nhiên quen thuộc khác như tơ tằm, tóc, móng tay, móng chân, xenlulo, protein… Ngoài ra, chúng còn có nguồn gốc từ khí tự nhiên hay than đá, dầu mỏ. thô.

Phân loại polyme là gì?

Hiện nay, polyme được chia thành nhiều loại khác nhau, dựa vào nguồn gốc, phương pháp tổng hợp và đặc điểm cấu trúc.

Dựa vào nguồn gốc

Dựa vào nguồn gốc, polyme được chia thành hai loại chính: Polymer có nguồn gốc tự nhiên và polyme tổng hợp.

• Polyme có nguồn gốc từ thiên nhiên như cao su, cellulose…

• Các polyme tổng hợp do con người tổng hợp như nhựa polyetylen và nhựa phenol-formaldehyde.

• Ngoài ra, polyme nhân tạo (còn gọi là polyme bán tổng hợp) được lấy từ các polyme tự nhiên và được chế biến thành các polyme mới như cellulose trinitrate, tơ viscose…

Dựa trên sự tổng hợp

Dựa vào sự tổng hợp, polyme được chia thành 2 loại chính như sau:

• Các polyme polyme được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp: (–CH2–CH2–)n và (–CH2–CHCl–)n.

• Polyme ngưng tụ được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ: (–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n

Dựa vào cấu trúc:

Ngoài ra, polyme còn được phân loại dựa trên đặc điểm cấu trúc.

• Các polyme có mạch không phân nhánh như: PVC, PE, PS, cao su, xenlulo, tinh bột…

• Các polyme có chuỗi phân nhánh như amylopectin, glycogen.

• Polyme có cấu trúc mạng không gian, chẳng hạn như rezite và cao su lưu hóa.

Đặc điểm cấu trúc polymer

Phân tử polyme được tạo thành từ nhiều chuỗi liên kết với nhau.

Ví dụ:

Các liên kết này liên kết với nhau tạo thành chuỗi thẳng hoặc phân nhánh. Các chuỗi phân tử polymer có thể được liên kết với nhau bằng cầu nối của các nhóm nguyên tử, tạo ra một mạng lưới không gian.

Ví dụ:

Xem thêm : Tổng hợp 4 dạng bài tập tiếng Anh cho bé 4 tuổi giúp xây dựng nền tảng vững chắc

Mạch thẳng (không có mạch phân nhánh). Ví dụ: polyetylen, amyloza…

Mạch phân nhánh. Ví dụ: amylopectin, glycogen…

Mạch mạng (mạng không gian). Ví dụ: cao su lưu hóa, nhựa Bakelite…

Hầu hết các polyme thường ở dạng rắn, không bay hơi và không hòa tan trong nước hoặc các dung môi thông thường.

Tính chất vật lý của polyme

Tính chất vật lý nổi bật nhất của polyme là: Tồn tại ở dạng rắn, không bay hơi và không có nhiệt độ nóng chảy xác định (thường nóng chảy ở khoảng nhiệt độ khá rộng). Khi tan chảy, hầu hết các polyme tạo ra một chất lỏng nhớt, khi nguội sẽ đông đặc lại và được gọi là nhựa nhiệt dẻo. Một số polyme khác không tan chảy khi đun nóng mà phân hủy ngay, gọi là thermosets.

Hầu hết các polyme không tan trong nước hoặc các dung môi thông thường. Chỉ một số polyme hòa tan trong dung môi thích hợp cho dung dịch nhớt, ví dụ polybutadien hòa tan trong benzen.

Nhiều polyme có tính linh hoạt (polyethylene, polypropilene…), một số có tính đàn hồi (polybutadiene, polyisoprene…) và một số có thể kéo thành sợi bền (nylon-6, cellulose,…). Có những loại polyme trong suốt không giòn, nhiều loại polyme có tính chất cách điện, cách nhiệt (polyethylene, poly(vinyl chloride),…) hoặc có tính chất bán dẫn (polianiline, polylithiophene,…)

Tính chất hóa học của polyme

Các polyme có thể tham gia vào ba phản ứng như phân tách chuỗi, phản ứng giữ chuỗi và phản ứng tăng chuỗi carbon. Ba phản ứng này xác định tính chất hóa học của polymer.

• Phản ứng phân tách chuỗi: Các polyme có nhóm chức trong chuỗi dễ bị thủy phân. Polymer polymer sẽ được nhiệt phân ở nhiệt độ nhất định để tạo ra các đoạn ngắn, cuối cùng tạo thành monome ba đầu. Phản ứng nhiệt phân polyme thành monome được gọi là phản ứng khử polyme hoặc khử polyme. Một số polyme trải qua quá trình oxy hóa và cắt chuỗi.

• Phản ứng bảo toàn chuỗi: Các polyme có liên kết đôi trong chuỗi hoặc nhóm chức ngoài chuỗi có thể tham gia trực tiếp vào đặc tính phản ứng của liên kết đôi cũng như nhóm chức đó.

• Phản ứng siêu chuỗi: Khi ở điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác, v.v.), các chuỗi polymer có thể kết nối với nhau để tạo thành chuỗi dài hơn hoặc hình thành mạng lưới, chẳng hạn như phản ứng. Phản ứng lưu hóa chuyển đổi cao su thành cao su lưu hóa, chuyển nhựa rezol thành nhựa rezide,… Trong công nghệ, phản ứng nối các chuỗi polymer lại với nhau tạo thành mạng lưới không gian, gọi là phản ứng chuỗi polymer.

Xem thêm:

Phản ứng điều chế polyme

Người ta điều chế polyme bằng phản ứng trùng hợp hoặc ngưng tụ.

Phản ứng trùng hợp

Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hoặc tương tự thành các phân tử rất lớn (polyme). Điều kiện cần để cấu trúc của monome tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có liên kết bội hoặc vòng không bền mới có thể mở được.

Ví dụ: CH2 = CH2, CH2 = CH–C6H5

Ví dụ:

Phản ứng ngưng tụ

Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành các phân tử rất lớn (polyme), đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác (như H2O…). Nói cách khác, ngưng tụ là quá trình ngưng tụ nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn. Để phản ứng này xảy ra, các monome tham gia phản ứng phải có ít nhất hai nhóm chức phản ứng để tạo liên kết với nhau.

Ví dụ:

Ứng dụng của polyme trong đời sống và sản xuất

Trong cuộc sống, polyme đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề khác nhau. Hợp chất này được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như dệt may, bao bì, văn phòng phẩm, nhựa, máy bay, xây dựng, đồ chơi… Ba ứng dụng nổi bật nhất của polyme trong đời sống và sản xuất là sản xuất nhựa, lụa và cao su.

Nhựa

Nhựa là một loại vật liệu dẻo được làm từ polyme. Ngoài polyme, thành phần của nó có thể bao gồm một số chất khác như: Chất hóa dẻo (tăng độ dẻo, thuận tiện cho việc gia công sản phẩm), chất độn làm tăng độ bền cơ học, khả năng chịu nước, chịu nhiệt. ), phụ gia tạo màu, tạo mùi, tăng độ bền với môi trường).

Nhựa có nhiều ưu điểm như nhẹ, bền, cách điện, cách nhiệt, dễ gia công, nhiều màu sắc… Hiện nay, nhựa đã thay thế kim loại, sứ, thủy tinh trong nhiều lĩnh vực.

lụa

Tơ tằm là một loại polymer tự nhiên hoặc tổng hợp có cấu trúc chuỗi thẳng và có thể kéo căng thành sợi. Dựa vào nguồn gốc và quy trình sản xuất, lụa được phân thành lụa tự nhiên (có sẵn trong tự nhiên như lụa, bông, đay) và lụa hóa học – được xử lý từ các polyme hoặc chất tự nhiên. đơn giản.

Tơ hóa học được ưa chuộng hơn lụa tự nhiên vì có nhiều ưu điểm như độ bền, đẹp, dễ giặt, nhanh khô.

Cao su

Xem thêm : Cách chia động từ Undergo trong tiếng Anh

Cao su là một loại polymer tự nhiên hoặc tổng hợp có tính đàn hồi. Người ta cũng chia cao su thành hai loại: cao su tự nhiên và cao su tổng hợp. Trong số đó, phổ biến nhất là cao su buna. Cao su được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế như sản xuất lốp xe, vỏ bọc dây điện, áo mưa, đồ lặn…

Ưu điểm nổi bật của cao su là tính đàn hồi, chống thấm nước, thoáng khí, chống mài mòn và cách điện.

Bài tập về polyme trong SGK Hóa học lớp 9 có lời giải chi tiết nhất

Hãy cùng vận dụng những lý thuyết cơ bản về polyme trên vào thực hành một số bài tập SGK Hóa học 9 sau đây.

Bài tập 1 (trang 165 SGK Hóa học lớp 9)

Chọn câu đúng nhất trong các câu sau:

a) Polime là những chất có khối lượng phân tử lớn.

b) Polyme là những chất có khối lượng phân tử nhỏ.

c) Polyme là những chất có khối lượng phân tử rất lớn được tạo thành từ nhiều loại nguyên tử liên kết với nhau.

d) Polyme là những chất có khối lượng phân tử rất lớn được tạo thành từ nhiều chuỗi liên kết với nhau.

Câu trả lời được đề xuất:

Câu trả lời đúng: D.

Bài tập 2 (trang 165 SGK Hóa học lớp 9)

Chọn từ, cụm từ thích hợp điền vào chỗ trống:

a) Polyme thường là những chất… không bay hơi.

b) Hầu hết các polyme đều… ở trong nước và các dung môi thông thường.

c) Các polyme có sẵn trong tự nhiên gọi là polyme… còn các polyme do con người tổng hợp từ các chất đơn giản gọi là polyme…

d) Polyetylen và poly(vinyl clorua) là các polyme… còn tinh bột và xenlulo là các polyme…

Câu trả lời được đề xuất:

Các cụm có liên quan là:

a) Polyme thường là chất rắn không bay hơi.

b) Hầu hết các polyme không tan trong nước và các dung môi thông thường.

c) Polyme có sẵn trong tự nhiên gọi là polyme tự nhiên, còn polyme do con người tổng hợp từ các chất đơn giản gọi là polyme tổng hợp.

d) Polyetylen và poly(vinyl clorua) là các polyme tổng hợp còn tinh bột và xenlulo là các polyme tự nhiên.

Bài tập 3 (trang 165 SGK Hóa học lớp 9)

Trong số các phân tử polyme sau: polyetylen, xenlulo, tinh bột (aminopectin), ppli (vinyl clorua), phân tử polyme nào có cấu trúc chuỗi giống nhau? Hãy cho biết loại chuỗi của các phân tử polyme đó.

Câu trả lời được đề xuất:

Phân tử polyme có cấu trúc mạch thẳng: Polyethylene, poly(vinyl clorua), cellulose, phân tử polyme có cấu trúc mạch nhánh: tinh bột (aminopectin).

Bài tập 5 (trang 165 SGK Hóa học lớp 9)

Khi đốt một polyme chỉ thu được CO2 và hơi nước với tỷ lệ mol CO2: mol H2O = 1:1.

Hỏi polyme trên thuộc loại polyme nào sau đây: Polyetylen, poly (vinyl clorua), tinh bột, protein? Tại sao?

Câu trả lời được đề xuất:

Khi đốt một polyme thì số mol CO2 bằng số mol H2O thì polyme đó là polyetylen.

Poli (vinyl clorua), protein khi đốt cháy sẽ có sản phẩm khác ngoài CO2, H2O. Tinh bột cháy cho tỉ lệ mol CO2: mol H2O khác nhau.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho bạn những kiến ​​thức chi tiết quan trọng về polyme như khái niệm, cấu trúc, tính chất và ứng dụng của nó trong đời sống. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn có được nhiều thông tin hữu ích hơn. Đừng quên chia sẻ bài viết và truy cập website timhieulichsuquancaugiay.edu.vn mỗi ngày để cập nhật thêm nhiều bài học thú vị nhé.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục