Polime là gì? Các tên gọi phổ biến của các polime quan trọng

 1. Polime là gì?

- Polime là các hợp chất có khối lượng phân tử lớn, được tạo thành từ nhiều đơn vị cấu trúc nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.

- Monome là các phân tử nhỏ, tham gia phản ứng để tạo ra polime.

- Hệ số n biểu thị mức độ polime hóa hoặc hệ số polime

Ví dụ: 

2. Phân loại Polime

* Phân loại theo nguồn gốc bao gồm 3 loại: 

- Polime tự nhiên: xuất hiện trong tự nhiên như bông, tơ tằm...

- Polime nhân tạo (polime bán tổng hợp): chế tạo từ polime tự nhiên như tơ visco, tơ axetat, cao su lưu hóa...

- Polime tổng hợp: do con người chế tạo từ các monome

* Phân loại theo phương pháp tổng hợp

- Polime trùng hợp: được tổng hợp thông qua phản ứng trùng hợp

- Polime trùng ngưng: được tổng hợp qua phản ứng trùng ngưng

3. Hướng dẫn đặt tên cho các polime quan trọng thường gặp

- Tên polime = poli + monome

Ví dụ: polibutadien:

- Lưu ý: Nếu tên của monomer có từ hai cụm từ trở lên, hãy đặt tên đó trong dấu ngoặc đơn.

Ví dụ:

• polietilen: -(- CH2 - CH2 -)-n
• polipropilen:

• polibuta-1,3-dien:

• poli (vinyl clorua):

- Dưới đây là bảng tổng hợp các tên phổ biến của một số loại polime, mời bạn tham khảo:

4. Đặc điểm cấu trúc của polime

- Các mắt xích trong polime có thể kết nối với nhau để hình thành các loại cấu trúc:

• mạch không phân nhánh: ví dụ như xenlulozo...
• mạch phân nhánh: ví dụ như anulopectin
• mạng không gian: ví dụ như cao su lưu hóa, nhựa bakelit...

5. Tính chất vật lý của polime

- Phần lớn polime tồn tại dưới dạng rắn, không bay hơi và không có nhiệt độ nóng chảy cố định

- Nhiều polime khi được làm nóng sẽ chuyển thành dạng lỏng nhớt, và khi nguội lại sẽ cứng lại, chúng được gọi là chất nhiệt dẻo

- Polime không chuyển thể thành lỏng khi đun nóng mà sẽ bị phân hủy, được gọi là chất nhiệt rắn

- Polime thường không hòa tan trong các dung môi thông thường

- Polime có tính dẻo: chẳng hạn như polietilen, polipropilen...

- Polime có tính đàn hồi: ví dụ như polibutadien, poliisopren...

- Polime có khả năng kéo dài thành sợi chắc chắn, bền: như nilon-6, xenlulozo...

- Polime trong suốt và không giòn: như poli(metyl metacrylat), còn gọi là thủy tinh hữu cơ

- Polime có khả năng cách nhiệt và cách điện: ví dụ như polietilen, poli(vinyl clorua)...

- Polime có tính chất bán dẫn: chẳng hạn như polianilin, polithiophen...

6. Tính chất hóa học của polime

6.1. Phản ứng phân cắt mạch của polime

- Polime chứa nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân.

- Polime trùng hợp có thể bị phân hủy nhiệt tại nhiệt độ phù hợp thành các đoạn ngắn hơn, cuối cùng trở về monome ban đầu; phản ứng này được gọi là giải trùng hợp hoặc depolime hóa.

- Một số polime có thể bị oxi hóa làm cắt đứt mạch.

6.2. Phản ứng giữ nguyên cấu trúc mạch polime

- Các polime với liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch có khả năng tham gia vào các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi và nhóm chức đó.

6.3. Phản ứng kết nối mạch polymer

- Dưới các điều kiện thích hợp (như nhiệt độ và chất xúc tác), các chuỗi polymer có thể liên kết với nhau tạo thành các chuỗi dài hơn hoặc cấu trúc mạng lưới, chẳng hạn như phản ứng lưu hóa làm cao su trở thành cao su lưu hóa, hoặc chuyển nhựa rezol thành nhựa rezit...

- Trong ngành công nghệ, quá trình liên kết các mạch polymer để tạo thành mạng không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polymer.

7. Phương pháp tổng hợp

7.1. Phương pháp tổng hợp trùng hợp

Trùng hợp là quá trình kết nối nhiều phân tử nhỏ (monomer) tương đồng hoặc giống hệt nhau để tạo thành một phân tử lớn hơn (polymer)

- Các điều kiện cần thiết để thực hiện phản ứng trùng hợp gồm:

• Phân tử chứa liên kết bội như CH2=CH2, CH2=CHC6H5, CH2=CH-CH=CH2...
• Phân tử có vòng không ổn định có khả năng mở ra như 

7.2. Phương pháp trùng ngưng

- Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) để tạo thành phân tử lớn hơn (polymer) đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác như H2O.

- Điều kiện để chất tham gia phản ứng trùng ngưng cần có: phân tử phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng.

Ví dụ về các monomer trong phản ứng này bao gồm: HOOC-C6H4-COOH; HO-CH2-CH2-OH

8. Ứng dụng của Polymer

- Sử dụng làm chất liệu dẻo

- Sử dụng để chế tạo cao su

- Sử dụng để sản xuất sợi vải

- Sử dụng làm chất kết dính

9. Các câu hỏi ôn tập về Polymer

9.1. Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1. Chất nào dưới đây tham gia vào phản ứng trùng ngưng?

A. Ancol etylic và hexametylendiamin

B. Axit e-amino enantoic

C. Axit stearic và etylenglicol

D. Axit oleic và glycerol

Đáp án chính xác là B

Câu 2. Tơ visco thuộc loại nào?

A. Tơ tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật

B. Tơ tổng hợp

C. Tơ tự nhiên có nguồn gốc động vật

D. Tơ nhân tạo

Đáp án chính xác là D

Câu 3. Chất nào dưới đây không phải là polymer?

A. Tinh bột

B. Thủy tinh hữu cơ

C. Isopren

D. Xenlulozo triaxetat

Đáp án chính xác là C

Câu 4. Polymer nào dưới đây có cấu trúc phân nhánh?

A. poly(vinyl clorua)

B. amilopectin

C. polyetylen

D. poly(metyl methacrylate)

Đáp án chính xác là B

Câu 5. Vật liệu nào sau đây có thể được chế tạo từ polivinyl axetat?

A. nhựa

B. cao su

C. sợi

D. keo dán

Đáp án chính xác là A

Câu 6. Phản ứng trùng hợp là gì?

A. Phản ứng liên kết liên tiếp các phân tử nhỏ (monome) giống nhau để tạo thành một phân tử lớn (polime)

B. Phản ứng liên kết liên tiếp các phân tử nhỏ (monome) giống nhau để tạo thành một phân tử lớn (polime) và giải phóng phân tử nhỏ

C. Phản ứng liên kết liên tiếp các phân tử nhỏ (monome) để tạo thành một phân tử lớn (polime) và giải phóng phân tử nhỏ

D. Liên kết liên tiếp các phân tử nhỏ (monome) giống hoặc gần giống nhau để tạo thành một phân tử lớn (polime)

Đáp án chính xác là D

Câu 7. Quá trình kết hợp các phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) trong khi loại bỏ các phân tử nhỏ như nước, amoniac, hoặc hydro clorua gọi là gì?

A. quá trình peptit hóa

B. quá trình polime hóa

C. sự kết hợp tổng hợp

D. sự trùng lặp

Đáp án chính xác là D

Câu 8. Hãy chọn câu đúng từ các câu dưới đây:

A. phân tử polime được cấu tạo từ nhiều phân tử nhỏ (được gọi là mắt xích) liên kết với nhau

B. monome và mắt xích trong phân tử polime thực chất là một

C. sợi xenlulozo có thể bị phân huỷ khi được đun nóng

D. cao su lưu hóa là polime tự nhiên của isopren

Đáp án chính xác là D

Câu 9. Nhận định nào dưới đây là sai?

A. Tơ tằm, cao su, và tinh bột đều là polime tự nhiên

B. Tơ capron, tơ enang, tơ clorin và nilon 6-6 là các loại tơ tổng hợp

C. Chất dẻo là vật liệu có thể biến dạng dưới tác động của nhiệt và áp suất, và giữ nguyên hình dạng khi điều kiện tác động kết thúc

D. Tơ capron, tơ enang, tơ clorin và nilon 6-6 bị phân hủy trong cả môi trường axit và bazo

Đáp án chính xác là B

Câu 10. Đối với các đồng phân có công thức phân tử C8H10O (tất cả đều là dẫn xuất của benzen), chúng có đặc điểm: khi loại nước, sản phẩm thu được có khả năng liên kết để tạo thành polymer và không phản ứng với NaOH. Số lượng đồng phân của công thức C8H10O thỏa mãn những đặc điểm này là bao nhiêu?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án chính xác là B

9.2. Phần tự luận

9.2.1. Loại 1. Tính số mắt xích hoặc xác định cấu trúc của mắt xích trong polymer

Bài 1. Khối lượng phân tử của tơ capron là 15000 đvC. Số mắt xích trung bình trong phân tử của loại tơ này là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Cấu trúc của tơ capron:

=> 113a = 15000

=> a = 132,7

Bài 2. Khối lượng phân tử trung bình của cao su tự nhiên và thủy tinh hữu cơ plexiglas lần lượt là 36720 và 47300 đvC. Số mắt xích trung bình trong công thức phân tử của mỗi loại polime trên là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Chúng ta có:

- Số mắt xích của cao su tự nhiên (C5H8)n = 36720 / 68 = 540

Số mắt xích của thủy tinh hữu cơ plexiglas là (C5H8O2)n = 47300 / 100 = 473

9.2.2. Loại 2. Phản ứng clo hóa

Bài 1. Khi thực hiện phản ứng clo hóa với poli(vinyl clorua), ta thu được một loại polymer X dùng để sản xuất tơ clorin. Polymer X chứa 66,18% clo theo khối lượng. Vậy, trung bình có bao nhiêu mắt xích PVC phản ứng với một phân tử clo?

Hướng dẫn giải

Gọi a là số mắt xích -CH2-CHCl hoặc -C2H3Cl- tham gia phản ứng với một phân tử Cl2.

Vì PVC không có liên kết bội nên chỉ xảy ra phản ứng thế với Cl2:

Bài 2. Khi clo hóa PVC, ta thu được một polymer chứa 63,96% clo theo khối lượng. Trung bình, một phân tử clo phản ứng với k mắt xích trong chuỗi PVC. Giá trị của k là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Trung bình, một phân tử clo phản ứng với k mắt xích trong chuỗi PVC

Theo dữ liệu trong bài toán, ta có:

=> k = 3

Mỗi 3 mắt xích PVC phản ứng với 1 phân tử Cl2

9.2.3. Loại 3. Phản ứng lưu hóa cao su

Bài 1. Một loại cao su đã được lưu hóa có chứa 1,714% lưu huỳnh. Hãy xác định số lượng mắt xích isopren cần thiết để có một cầu nối disunfua -S-S-, giả sử rằng lưu huỳnh thay thế cho hydro tại nhóm metylen trong mạch cao su.

Giải thích hướng dẫn

Cấu trúc của mắt xích cao su isopren bao gồm:

-CH2-C(CH3)=CH-CH2- hoặc (-C5H8-)n

Khi n mắt xích cao su isopren tham gia vào phản ứng lưu hóa, chúng sẽ tạo thành cầu nối disunfua -S-S-

Phản ứng được biểu diễn như sau:

Dựa trên giả thiết trong quá trình lưu hóa cao su, lưu huỳnh chiếm 1,714% khối lượng, ta có:

=> n = 54

9.2.4. Loại 4. Phản ứng cộng

Bài 1. 45,75 gam cao su buna-S phản ứng hoàn toàn với 20 gam brom trong CCl4. Tỉ lệ giữa mắt xích butadien và stiren trong cao su buna-S là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Quá trình trùng hợp tổng quát:

Polime có thể phản ứng với Br2 do mạch chứa liên kết đôi.

- Khối lượng polime phản ứng với một mol Br2 được tính là: (45,75 × 160) / 20 = 366

- Mỗi phân tử Br2 phản ứng với một liên kết C=C, vì vậy khối lượng polime có chứa một liên kết đôi là:

54n + 104m = 366

Nghiệm duy nhất phù hợp là n = 1 và m = 3; tỉ lệ giữa butadien và stiren là 1:3