Bài 13: Đại cương về polime

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Khái niệm

Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị cơ sở (mắt xích) liên kết với nhau tạo nên.
Ví dụ:

2.2. Đặc điểm cấu trúc

Mạch không phân nhánh: Amilozơ,...
Mạch phân nhánh: Amilopectin, Glicogen,...
Mạch không gian: Cao su lưu hóa, Nhựa Bakelit,...

2.3. Tính chất vật lí

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 bị phân hủy gọi là chất nhiệt rắn.
Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường.
Nhiều polime có tính dẻo, tính đàn hồi, một số có thể kéo thành sợi, có polime trong suốt không giòn, nhiều polime có tính cách điện, cách nhiệt hoặc tính bán dẫn.

2.4. Tính chất hóa học

a. 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)

b. 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.

c. 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.

2.5. Phản ứng điều chế

a. 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, tơ capron, cao su buna-S, …

b. 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 (H₂O, ...).
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), …

Bài tập minh họa

3.1. Bài tập Đại cương Polime - Cơ bản

Bài 1:

Cho dãy các polime gồm: tơ tằm, tơ capron, nilon – 6,6, tơ nitron, poli(metyl metacrylat), poli(vinyl clorua), cao su buna, tơ axetat, poli(etylen terephtalat). Polimer nào được tổng hợp từ phản ứng trùng hợp?

Hướng dẫn:

Polime được điều chế bằng phản ứng trùng hợp là: tơ capron, tơ nitron, poli(metyl metacrylat), poli (vinyl clorua), cao su buna.

Bài 2:

Trong số các loại polime sau: tơ nilon - 7; tơ nilon – 6,6; tơ nilon - 6; tơ tằm, tơ visco; tơ lapsan, teflon. Tổng số polime được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng là:

Hướng dẫn:

Gồm: tơ nilon - 7; tơ nilon - 6,6; tơ nilon - 6 ; tơ lapsan.

Bài 3:

Một đoạn mạch PVC có 1000 mắt xích. Khối lượng của đoạn mạch đó là:

Hướng dẫn:

Khối lượng của 1 mắt xích là: M = 62,5

Khối lượng của đoạn mạch gồm 1000 mắt xích = 62,5.1000 = 62500 (đvC)

Bài 4:

Trùng hợp 10,4 gam stiren được hỗn hợp X gồm PS và stiren còn dư. Biết X làm mất màu 20ml dung dịch Br2 1M. Hiệu suất trùng hợp đạt:

Hướng dẫn:

\(n(C_{6}H_{5}CH=CH_{2})\rightarrow (-CH-CH_{2}-)_{n}\)
     \(\mid\)
  \(C_{6}H_{5}\)
Ban đầu: 0,1 mol
\(C_{6}H_{5}CH=CH_{2}+Br_{2}\rightarrow\)
0,02   \(\leftarrow\)   0,02
\(H\%=\frac{0,08}{0,1}.100\%\)

3.2. Bài tập Đại cương Polime - Nâng cao

Bài 1:

Cao su lưu hóa có 2% lưu huỳnh về khối lượng. Khoảng bao nhiêu mắt xích isopren có một cấu trúc ddissunfua-S-S? Giả thiết rằng S đã thay thế cho H ở cầu metylen trong mạch cao su.

Hướng dẫn:

Cao su isopren có công thức C_5nH_8n-(C₅H₈)_n
⇒ Khi lưu hóa, giả sử có 1 cầu nối S-S, cao su có CT: C_5nH_8n-2S₂
(Mỗi một S thay thế một H)
\(\Rightarrow \frac{32\times 2}{12\times 5n+8n-2+32\times 2}=2\%\Rightarrow n=46\)

Bài 2:

Clo hóa PVC thu được một polimer chứa 63,96%Clo về khối lượng. Trung bình 1 phân tử Clo sẽ phản ứng với k mắt xích trong mạch PVC thì giá trị của k là bao nhiêu?