Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Polime Hợp chất hữu cơ cao phân tử

C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬

Chương 4: POLIME - VẬT LIỆU POLIME
Bài 13: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
I. Định nghĩa
Hợp chất cao phân tử (hay polime) là những hợp chất có phân tử khối lớn, do nhiều mắt xích
liên kết với nhau tạo nên.
Thí dụ: (-CH2 - CH2 -)n
Poli etylen
n: hệ số trùng hợp, n càng lớn phân tử khối càng cao.
II. Cấu trúc hình học:
Phân tử polime có thể có các dạng cấu trúc:
- Mạch không phân nhánh: cao su thiên nhiên, amilozơ, capron…
- Mạch phân nhánh: amilo pectin.
- Mạch không gian: cao su lưu hoá, nhựa Phenol fomandehit.
III. Tính chất vật lí :
Do cấu trúc phân tử polime rất lớn và không đồng nhất hoàn toàn nên:
- Đa số polime và chất rắn, không bay hơi, không thấm nước, không có nhiệt độ nóng cháy xác
định, chỉ tan trong dung môi thích hợp.
- Một số polime có tính dẻo, một số đàn hồi, một số cách điện hoặc bán dẫn, một số chảy lỏng
khi đun nóng, hoá rắn khi để nguội (polime nhiệt dẻo) một số bị phân huỷ khi đun nóng (polime nhiệt
rắn,..)
IV. Tính chất hóa học :
a. Các phản ứng phân mạch polime
- Phản ứng thuỷ phân:
+

H
(C6H5O5)n + nH2O 
→ nC6H12O6
t0

Tinh bột hay xenlulozơ
+

H
Protit + H2O 
→ Các amino axit
t0

- Phản ứng depolime hoá:

 −CH2 − CH − 
|

C 6H5 ÷

n

0

300 C

→

nCH2 = CH
|
C6H5

P.S
Stiren

b. Phản ứng không đổi mạch polime
- Phản ứng thế:
as
C2nH3nCln + xCl2 
→ C2nH3n-xCln - x + xHCl
P.V.C
Tơ Clorin
- Phản ứng cộng:
(C5H8)n + xHCl
→ C5nH8n+xClx
Cao su thiên nhiên
Cao su hiđroclo
- Phản ứng thuỷ phân:

(−CH2 − CH−)2
(−CH2 − CH−)n
t0
|
|
+ nNaOH 
+ nCH3COONa
→
OCOCH3
OH

Poli vinyl axetat (P.V.C)

Poli Vinyl ancol

Trang 1

(poli vinylic)


C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬

(−CH2 − CH−)n+ nNaOH → (−CH2 − CH−)n + nNaCl
|
|
Cl
OH
P.V.C
c. Phản ứng tăng mạch polime
Có sự tạo cầu nối không gian giữa các chuỗi polime:
- Sự lưu hoá cao su cầu nối - S - S
- Đun nhựa phenol fomandehit
- Nhựa resol với kiềm tạo cầu nối -CH2 V- Các phương pháp tổng hợp poplime
1- Phương pháp trùng hợp

a. Trùng hợp : là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau thành phân tử
lớn hơn (polime) có phân tử khối lớn .
0

xt, t

→(−CH2 − CH−)n
p
|
Thí dụ: nCH2 = CHCl
Cl

P.V.C
b. Đồng trùng hợp : là quá trình cộng hợp một hỗn hợp monome do đó polime sinh ra có chứa
những mắt xích của monome khác nhau.
Thí dụ:
0

CH  xt,t

→ (− CH2 − CH = CH − CH2 − CH2 − CH− )n
p
|
nCH2 = CH - CH = CH2 + nCH2 = |
C6H5
C6H5
Ca su buna - S
c. Điều kiện cần để polime tham gia phản ứng trùng hợp là phải có liên kết bội
Thí dụ: CH2 = CH2; CH2 =

C− CH = CH2
|
CH3

2. Phương pháp trùng ngưng
a. Trùng ngưng là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau thành phân tử
lớn (polime) đồng thời loại ra những phân tử nhỏ (như H2O).
Trùng ngưng là quá trình ngưng tụ liên tiếp nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn.
t0
Thí dụ:
nH2N - (CH2)6 - COOH

(HN - (CH2)6 - CO -)n + nH2O

→
Axir ω - amino enatoic hay axit ω − amin enantic
E nang ( nilon -7 )
b. Đồng trùng ngưng là quá trình ngưng tụ một hỗn hợp monome, do đó sinh ra copolime.
t0
Thí dụ: nHOOC - (CH2)4 - COOH + nH2N - (CH2)6 - NH2 
→
Axit adipic
Hexametylen diamin
(-CO - (CH2)4 - CO - NH - (CH2)6 - NH -)n + 2nH2O
Nilon - 6,6
t0
n HOOC- C6H4- COOH + n HO-CH2-CH2-OH 
→ ( -CO- C6H4-CO- OC2H4 - O - )n + 2nH2O
axit terephtalic
poli ( elylen terephtalat )
c. Điều kiện cần để monome có thể tham gia phản ứng trùng ngưng là phải có ít nhất 2 nhóm chức có
khả năng cho phản ứng.
Thí dụ:

CH2 − COOH; CH2 − CH2 − NH2; CH2 − CH
|
|
|
|
NH2
OH
OH OH

Trang 2


C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬
- Nếu phân tử chỉ có 2 nhóm chức phản ứng thì trùng ngưng sẽ tạo ra polime mạch không nhánh.
- Nếu một trong các monome có 3 nhóm chức phản ứng thì polime sinh ra có cấu trúc mạng không
gian.
Thí dụ: Glixerin + axit ortho - phtalic → Gliptan
(có mạng không gian)
V- ứng dụng : ( SGK )

Trang 3


C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬

Bài 14: VẬT LIỆU POLIME
A - CHẤT DẺO
I- Khái niệm :
* KN : là vật liệu polime có tính dẻo
* Thành phần:
- Polime
- Chất hoá dẻo
- Chất độn
- Chất phụ gia (màu, chống oxi hóa…)
* Ưu điểm:
Chất dẻo đáp ứng được các yêu cầu trong kỹ thuật và đời sống (nhẹ, bền, cách điện, cách nhiệt….)
* Chú ý : Vật liêu Compozit gồm : polime + chất độn + phụ gia
II.Một số polime có trong thành phần chất dẻo.
1. Poli etilen (P.E)

0

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

2. Poli propilen (P.P)

 −CH2 − CH − 
|
÷
CH

3 n

0

xt,t
→ 
nCH2 = CH - CH3 
p

3. Poli vinyl clorua (P.V.C)
4. Poli vinyl axetat (P.V.A)
0

xt,t
→
nCH2 = CH - OCOCH3 

p

( −CH − CH − )
2

|

n

OCOCH3

5. Poli stiren (P.S)
0

 −CH2 − CH − 
|
÷
C

6H5  n

xt,t
→ 
nCH2 = CH - C6H5 
p

6. Poli phenol fomandehit ( PPF )
OH

OH

+

0

H , t
+ (n + 1)HCHO 
→

(n + 2)

OH

OH
CH2

OH
CH2

+ (n + 1)H2O
n

Sản phẩm: Nhựa novolac mạch không phân nhánh.
OH
OH
OH

Trang 4

+ (n
+1)H2O

C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬
+
t0
+ (2n + 4) CH2= O  H, 
CH2
CH2
→

(n + 2)

CH2OH

n
CH2OH

CH2OH

CH2OH

Sản phẩm: Nhựa rezol có các nhóm - CH 2OH tự do
Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn, các nhóm -CH 2OH ở các mạch polime khác nhau tiếp tục phản ứng
tách nước để tạo ra polime có cấu trúc mạng không gian gọi là nhựa rezit.
Nhựa rezit là thành phần chủ yếu của chất dẻo bakelit.
CH2

OH
……
CH2

CH2

CH2 - ……

OH
CH2

CH2
OH

…...

CH2

CH2

OH

CH2 - ……
OH

7. Poli metyl metacrilat (Thuỷ tinh plexiglat - thuỷ tinh hữu cơ) – PMM .

COOCH3
|


xt,t
nCH2 = C− COOCH3 

→
−
CH
−
C
− ÷

2
p
|
|

n
CH3
CH3
0

B- TƠ TỔNG HỢP
I. Khái quát
1. Định nghĩa
Tơ là những polime thiên nhiên hay tổng hợp dạng rắn kéo dài thành sợi dài và mảnh , bền , không
độc hại và có khả năng nhuộm màu
2. Phân loại
a. Tơ thiên nhiên: Polime thiên nhiên như tơ tằm, len……..
b. Tơ hoá học:
- Tơ nhân tạo: polime thiên nhiên được chế hoá để có dạng sợi tơ như visco, tơ axetat…
- Tơ tổng hợp: tổng hợp tử monome rồi kéo sợi như nilon, capron.
II. Một số tơ tổng hợp thông dụng
1. Tơ nilon - 6,6
t0

nHOOC (CH2)4 COOH + nH2N (CH2)6NH2 
→ (-CO (CH2)4 CO - NH(CH2)6 NH -)n + 2nH2O

Trang 5


C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬
Hexametylen diamin
Nilon - 6,6

Axit adipic
2. Tơ capron ( nilon - 6) :
CH2 - CH2 - CH2

0

t ,p,xt
C = O 
→ (-CO - (CH2)5 - NH -)n

n
CH2 - CH2 - NH

Caprolactam (điều chế từ phenol)
3. Tơ enang( nilon -7 )
nH2N - (CH2)6 - COOH

0

t


→

(HN - (CH2)6 - CO -)n + nH2O

4. Tơ Polietylen terephtalat ( Lapsan hay tơ poli este )
0

t
nHO - CH2 - CH2 - OH + nHOOC - C6H4 - COOH 
→

a xit p- phtalic

 −O − CH2 − CH2 − O − C− C6H4 − C− 
||
||
+ 2nH2O

O
O ÷

n
5. Tơ axetat :
[ C6H7O2 (OH)3 ]n

H SO
+ 3n (CH3CO)2O →
[ C6H7O2 (OCOCH3)3 ]n + 3n CH3COOH
2

4

Xen lulozo triaxetat

6. Tơ Vis cozơ ( gọi tơ visco )
Điều chế từ tơviscô zơ : theo sơ đồ:
t0
Xenlulozơ + nNaOH 
→ [ C6H7O2(OH)2ONa] n + nH2O
Xenlulozơ kiềm

[ C6H7O2(OH)2ONa] n +

nCS2 →

( C H O (OH) − O − C− S − Na)
6

7

2

2

||

S

n

Xenlulozơ xentogenat (A)
(A) + nH2SO4 → [ C6H7O2(OH)3 ] n + nCS2 + nNaHSO4
Dạng xenlulozơ hiđrat (sợi mềm, trắng đẹp gọi là tơ visco )

C - CAO SU
I . Khái niệm : Là vật liệu polime có tính đàn hồi
II. Phân loại : Có 2 loại
* Cao su thiên nhiên
* Cao su tổng hợp
III. Một số cao su
1. Cao su buna – poli butađien
Trang 6


C¬ së lý thuyÕt ho¸ h÷u c¬
0

Na,t
→ (-CH2 - CH = CH - CH2 -)n
nCH2 = CH - CH = CH2 
p

2. Cao su buna - S
0

xt,t
→
nCH2 = CH - CH = CH2 + nCH2 = CH - C6H5 
p

 −CH2 − CH = CH − CH2 − CH2 − CH − 
|

÷
C

6H5  n
0

xt,t
→
3. Cao su buna – N: nCH2 = CH - CH = CH2 + nCH2 = CH - CN 
p

 −CH2 − CH = CH − CH2 − CH2 − CH − 
|

CN ÷

n
4. Caosu iso pren:
0

(

)

n

(

)

n

xt,t
nCH2 = C− CH = CH2 
→ −CH2 − C = CH − CH2 −
p
|
|
CH3
CH3

5. Cao su cloropren:
0

xt,t
nCH2 = C− CH = CH2 
→ −CH2 − C = CH − CH2 −
p
|
|
Cl
Cl
D - KEO DÁN

Trang 7