Mở đầu: Polystyrene (viết tắt là PS) là polymer được tổng hợp từ styrene bằng phản ứng trùng hợp. Polystyrene được dùng phổ biến để sản xuất vật dụng bằng xốp như cốc, đĩa, hộp đựng thức ăn. Ưu điểm của PS là dễ tái chế, do đó giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm môi trường. Hợp chất polymer có tính chất gì? Phương pháp nào dùng để tổng hợp một số polymer thường gặp?
Lời giải:
- Tính chất vật lí của polymer: Ở điều kiện thường, polymer thường là chất rắn, không tan trong nước. Hầu hết polymer không có nhiệt độ nóng chảy xác định, khi nóng chảy chúng tạo thành chất lỏng có độ nhớt cao. Một số polymer có tính đàn hồi, một số polymer cách điện, cách nhiệt, một số polymer dai và bền.
- Tính chất hoá học của polymer: Polymer có thể tham gia phản ứng cắt mạch, phản ứng tăng mạch hoặc tham gia một số phản ứng nhưng không làm thay đổi mạch polymer như phản ứng cộng, phản ứng thế …
- Phương pháp dùng để tổng hợp một số polymer thường gặp: phương pháp trùng hợp và phương pháp trùng ngưng.
1. Công thức cấu tạo và tên gọi của một số polymer
Thảo luận 1: Từ Ví dụ 1, cho biết đặc điểm cấu tạo giống nhau của các polymer.
Lời giải:
- Polymer là hợp chất hữu cơ có phân tử khối lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau tạo nên.
Luyện tập: Liệt kê một số vận dụng thường ngày được làm từ polymer.
Lời giải:
- Các vật dụng được làm từ polymer như: ống dẫn nước, hộp xốp, áo mưa, chảo chống dính, keo dán, ốp lưng điện thoại, lốp xe…
Thảo luận 2: Cho biết công thức cấu tạo của monomer tương ứng với polymer trong Hình 9.1.
Lời giải:
Thảo luận 3: Từ Ví dụ 1 và Hình 9.1 cho biết cách gọi tên polymer.
Lời giải:
- Cách gọi tên polymer: poly + tên monomer tương ứng. Một số polymer có tên gọi riêng.
Vận dụng: Thuỷ tinh hữu cơ còn được gọi là thuỷ tinh plexiglass hoặc thuỷ tinh acrylic. Đây là một loại polymer có tên gọi là poly(methyl methacrylate) được điều chế từ methyl methacrylate (CH2=C(CH3)COOCH3). Hãy viết công thức cấu tạo của thuỷ tinh hữu cơ và tìm hiểu một số ứng dụng của polymer này.
Lời giải:
Công thức cấu tạo của thuỷ tinh hữu cơ:
Một số ứng dụng của thuỷ tinh hữu cơ:
+ Đồ gia dụng: Dùng để sản xuất ly, đĩa, tô, hũ đựng, bình hoa,...
+ Ngành xây dựng và trang trí nội thất: Được ứng dụng để sản xuất cửa sổ cách âm, mái vòm, kính trong suốt hoặc bán mờ,...
+ Ngành giao thông: Người ta dùng thủy tinh hữu cơ để sản xuất cửa sổ máy bay, đèn xe máy, kính chắn gió ô tô,...
+ Lĩnh vực chiếu sáng: Dùng để sản xuất đèn chùm, đèn huỳnh quang,...
+ Ngành y tế sức khỏe: Được ứng dụng trong xương và răng giả hoặc sản xuất các thiết bị, dụng cụ y tế,...
+ Lĩnh vực khác: Thủy tinh hữu cơ được ứng dụng trong sản xuất thiết bị truyền thông quang học, dụng cụ thí nghiệm, phòng vô trùng, ống kính Fresnel,…
2. Tính chất vật lí
Luyện tập: Nêu vật dụng làm bằng vật liệu polymer có tính đàn hồi, vật dụng làm bằng polymer có tính cách điện, cách nhiệt được sử dụng ở gia đình em.
Lời giải:
- Vật liệu polymer có tính đàn hồi: lốp xe, bao tay cao su, dép cao su,…
- Vật liệu polymer có tính cách điện, cách nhiệt: vỏ bọc lõi dây điện, vỏ tủ điện nhựa, vỏ ổ cắm, tay cầm của nắp nồi, tay cầm của nồi, xoong, chảo,…
3. Tính chất hoá học
Thảo luận 4: Trong Ví dụ 2, liên kết nào trong phân tử polymer bị phá vỡ? Mạch polymer bị biến đổi như thế nào?
Lời giải:
- Liên kết mắt xích trong phân tử polymer bị phá vỡ. Mạch polymer bị phân hủy thành mạch ngắn hơn hoặc monomer tương ứng.
Luyện tập: Viết phương trình phản ứng của cao su buna với HCl, với H2 (to, xt).
Lời giải:
Phương trình phản ứng của cao su buna với HCl, với H2 (to, xt):
4. Phương pháp tổng hợp một số polymer thường gặp
Thảo luận 5: Trong Ví dụ 6, các monomer kết hợp với nhau như thế nào? Liên kết nào trong monomer bị phá vỡ?
Lời giải:
- Các monomer kết hợp với nhau bằng cách tham gia phản ứng trùng hợp, là phản ứng có sự liên kết của các phân tử monomer giống nhau hoặc tương tự nhau tạo nên polymer.
- Liên kết đôi trong monomer bị phá vỡ.
Luyện tập: Viết phương trình hoá học của phản ứng trùng hợp của các chất sau:
a) CH2=C(CH3)2
b) CH2=C(Cl)CH=CH2
Lời giải:
Phương trình hoá học:
Thảo luận 6: Quan sát Ví dụ 8, cho biết monomer phản ứng với nhau với nhau ở nhóm chức nào của phân tử. Liên kết giữa các monomer trong polymer là liên kết gì?
Lời giải:
- Ở Ví dụ 8, hexamethylenediamine có nhóm chức amino (-NH2) phản ứng với nhóm chức carboxyl (-COOH) của adipic acid. Liên kết giữa các monomer trong polymer này là liên kết peptide (-CO-NH-).
Thảo luận 7: Nêu sự khác biệt giữa phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng.
Lời giải:
- Giống nhau: đều tạo ra polymer có phân tử khối rất lớn so với monomer.
- Khác nhau:
+ Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành polymer. Phân tử monomer tham gia phản ứng phải có liên kết bội hoặc mạch vòng như caprolactam,...
+ Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều monomer tạo thành polymer kèm theo sự tách loại các phân tử nhỏ (thường là nước). Monomer tham gia phản ứng chứa ít nhất hai nhóm có khả năng phản ứng để tạo polymer.
Bài tập
Bài tập 1: Loại polymer nào sau đây được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng?
A. PVC.
B. Cao su buna.
C. PS.
D. Nylon – 6,6.
Đáp án: D
Giải thích:
Nylon – 6,6 được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng.
PVC, cao su buna, PS được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp.
Bài tập 2: Kevlar là một polyamide có độ bền rất cao. Loại vật liệu này được dùng để sản xuất áo chống đạn và mũ bảo hiểm cho quân đội. Kevlar được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng của hai chất sau:
Xác định công thức cấu tạo của Kevlar.
Lời giải:
Công thức cấu tạo của Kevlar:
