Hoá Học ProTHPT
Đăng nhậpĐăng ký

Hoá học 12 · Polymer

Đại cương về polymer và vật liệu polymer

Khái niệm, danh pháp, cấu trúc, tính chất và phương pháp điều chế polymer (trùng hợp, trùng ngưng); chất dẻo, tơ, cao su, keo dán và vấn đề rác thải nhựa.

Khái niệm và danh pháp

Polymer là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (mắt xích) liên kết với nhau. Số mắt xích n gọi là hệ số polymer hoá. Phân tử nhỏ tạo nên mắt xích là monomer.

Tên polymer: poly + tên monomer (tên monomer gồm hai cụm từ thì đặt trong ngoặc): polyethylene, poly(vinyl chloride). Một số polymer có tên riêng: teflon, nylon-6,6, cellulose.

Phân loại theo nguồn gốc: thiên nhiên (tinh bột, cellulose, cao su thiên nhiên), tổng hợp (PE, PVC), bán tổng hợp (tơ visco). Theo cấu trúc: mạch không phân nhánh, mạch phân nhánh (amylopectin), mạng không gian (cao su lưu hoá, nhựa bakelite).

Điều chế polymer

Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử lớn. Monomer phải có liên kết bội hoặc vòng kém bền:

nCH2=CH2 t°, p, xt→ (-CH2-CH2-)n (polyethylene)

Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn, đồng thời giải phóng phân tử nhỏ khác như nước. Monomer phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng: hexamethylenediamine với adipic acid tạo nylon-6,6.

Tính chất của polymer

Polymer thường là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định; nhiều polymer có tính dẻo, đàn hồi, cách điện, cách nhiệt.

  • Phản ứng cắt mạch: thuỷ phân tinh bột, cellulose, polyamide; nhiệt phân polystyrene.
  • Phản ứng giữ nguyên mạch: cao su cộng HCl, poly(vinyl acetate) thuỷ phân.
  • Phản ứng tăng mạch: lưu hoá cao su tạo cầu nối disulfide –S–S–.

Vật liệu polymer

  • Chất dẻo: PE (túi, màng bọc), PP, PVC (ống nước, áo mưa), PS, poly(methyl methacrylate) (thuỷ tinh hữu cơ), nhựa phenol formaldehyde.
  • Tơ: tơ thiên nhiên (bông, len, tơ tằm), tơ tổng hợp (nylon-6,6, capron, nitron), tơ bán tổng hợp (visco, cellulose acetate).
  • Cao su: cao su thiên nhiên (polyisoprene), cao su buna, buna-S, buna-N. Lưu hoá cao su làm tăng độ bền và tính đàn hồi.
  • Keo dán: keo epoxy, keo dán poly(vinyl acetate), hồ tinh bột. Vật liệu composite gồm vật liệu nền polymer và vật liệu cốt (sợi thuỷ tinh, sợi carbon).
Rác thải nhựa phân huỷ rất chậm, gây ô nhiễm đất và đại dương. Cần giảm dùng đồ nhựa một lần, phân loại và tái chế.

🧪 Thí nghiệm ảo – mô phỏng

🧪 Hãy thử
  • Chọn monomer ethylene và tăng số mắt xích n: liên kết đôi mở ra, các mắt xích nối thành mạch dài.
  • Đổi sang vinyl chloride: mạch PVC có nguyên tử Cl xen kẽ đều đặn.
  • Chọn chế độ Trùng ngưng peptide: mỗi bước nối mạch sinh ra một phân tử nước.

📐 Công thức cần nhớ

Hệ số polymer hoá
\[n = \frac{M_{polymer}}{M_{mắt\ xích}}\]
PE: mắt xích 28; PVC: 62,5; PS: 104

✍️ Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. Một mẫu polyethylene có phân tử khối trung bình 420.000. Tính hệ số polymer hoá.

Xem lời giải
  1. Mắt xích –CH₂–CH₂– có M = 28.
  2. n = 420.000 : 28 = 15.000.

✅ Đáp số: n = 15.000

Ví dụ 2. Trùng hợp 5,6 tấn ethylene với hiệu suất 90%. Tính khối lượng polyethylene thu được.

Xem lời giải
  1. Trùng hợp bảo toàn khối lượng: m(PE) = 5,6 · 0,9 = 5,04 tấn.

✅ Đáp số: 5,04 tấn

⚠️ Lỗi thường gặp

  • Cho rằng monomer trùng ngưng cần có liên kết đôi: trùng ngưng cần ít nhất hai nhóm chức.
  • Nhầm tơ visco là tơ tổng hợp: đây là tơ bán tổng hợp (từ cellulose).

🎮 Luyện tập bài này

Amine – Protein – PolymerAmine, amino acid, peptide, protein, polymer và vật liệu polymer.L12