Tài liệu Lý thuyết và bài tập ôn thi CĐ ĐH môn Hóa - Chương 20 docx

CHƯƠNG XX. POLIME
I. Định nghĩa:
Những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn (thường hàng ngàn, hàng triệu đ.v.C)
do nhiều mắt xích liên kết với nhau được gọi là hợp chất cao phân tử hay polime.

Ví dụ: Cao su thiên nhiên, tinh bột, xenlulozơ là những polime thiên nhiên.

Cao su Buna, polietilen, P.V.C là những polime tổng hợp.

II. Cấu trúc và phân loại
1. Thành phần hoá học của mạch polime

a) Polime mạch cacbon:

− Mạch C bão hoà. Ví dụ polietilen.



− Mạch C chưa bão hoà. Ví dụ cao su Buna:



− Polime chứa nguyên tử halogen thế. Ví dụ P.V.C:



− Rượu polime. Ví dụ rượu polivinylic:



− Polime dẫn xuất của rượu. Ví dụ polivinyl axetat:

− Các polime anđehit và xeton. Ví dụ poli acrolein.



− Polime của axit cacboxylic. Ví dụ poliacrilic:



− Polime nitril (có nhóm - C ≡ N). Ví dụ poliacrilonitril:



− Polime của hiđrocacbon thơm. Ví dụ polistiren:



b) Polime dị mạch: Trên mạch polime có nhiều loại nguyên tố.

− Mạch chính có C và O. Ví dụ poliete (poliglicol):



polieste (polietylenglicol terephtalat)



− Mạch chính có C, N. Ví dụ polietylenđiamin :

− Mạch chính có C, N, O. Ví dụ poliuretan :



2. Cấu tạo hình học của mạch polime.

Các phân tử polime thiên nhiên và tổng hợp có thể có ba dạng sau.

a) Dạng mạch thẳng dài: Mỗi phân tử polime là một chuỗi mạch thẳng dài, do các
mắt xich polime kết hợp đều đặn tạo ra.

b) Dạng mạch nhánh: Ngoài mạch thẳng dài là mạch chính, còn có các mạch nhánh
do các monome kết hợp tạo thành.

c) Dạng mạch lưới không gian: Nhiều mạch polime liên kết với nhau theo nhiều
hướng khác nhau. Ví dụ trong cao su đã lưu hóa, trong chất dẻo phenolfomanđehit.

III. Tính chất của polime.
1. Tính chất vật lý:

− Là những chất rắn tinh thể hoặc vô định hình tuỳ thuộc vào trật tự sắp xếp các
phân tử polime. Khi các phân tử polime sắp xếp hỗn độn tạo thành trạng thái vô định
hình.

− Hợp chất polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Phần lớn các polime khi
đun nóng thì đều ra rồi chảy nhớt. Một số polime bị phân huỷ khi đun nóng.

− Phần nhiều polime khó tan trong các dung môi. Có loại polime hoàn toàn không
tan trong các dung môi.

2. Tính chất hoá học:

Phụ thuộc thành phần và cấu tạo của polime.

− Phần lớn các polime bền vững hoá học (đối với axit, kiềm, chất oxi hoá). Có chất
rất bền với nhiệt và hoá chất, ví dụ như teflon ( - CF
2
- CF
2
- )
n
.

− Một số polime kém bền với tác dụng của axit và bazơ. Ví dụ: Len, tơ tằm, tơ nilon
bị thuỷ phân bởi dd axit hoặc kiềm do có nhóm peptit.

− Những polime có liên kết đôi trong phân tử có thể tham gia phản ứng cộng. Ví dụ
phản ứng lưu hoá cao su.

IV. Điều chế polime:
a) Phản ứng trùng hợp: Là quá trình kết hợp nhiều phân tử đơn giản giống nhau
(monome) thành phân tử polime, khi đó không có sự tách bớt các phân tử nhỏ nên
thành phần nguyên tử của polime và monome giống nhau.

Phân tử monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết kép hoặc có vòng
không bền.

Ví dụ:



− Phản ứng trùng hợp có thể xảy ra giữa 2 loại monome khác nhau, khi đó gọi là
đồng trùng hợp.



b) Phản ứng trùng ngưng: là phản ứng tạo thành polime từ các monome, đồng thời
tạo ra nhiều phân tử nhỏ, đơn giản như H
2
O, NH
3
, HCl,…

Để có thể tham gia phản ứng trùng ngưng, các phân tử monome phải có ít nhất 2
nhóm chức có khả năng phản ứng hoặc 2 nguyên tử linh động có thể tách khỏi phân tử
monome.

− Trùng ngưng những monome cùng loại:

Ví dụ:



− Trùng ngưng giữa các monome khác nhau:

Giữa điamin và điaxit:

Giữa điaxit và rượu 2 lần rượu:



(tơ lapxan)

V. Ứng dụng của polime
1. Chất dẻo

a) Định nghĩa: chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo, tức là có khả năng bị
biến dạng dưới tác dụng bên ngoài và giữ được biến dạng sau khi ngừng tác dụng.

b) Thành phần:

− Thành phần cơ bản: là 1 polyme nào đó. Ví dụ thành phần chính của êbônit là cao
su, của xenluloit là xenlulozơ nitrat, của bakelit là phenolfomanđehit.

− Chất hoá dẻo: để tăng tính dẻo cho polime, hạ nhiệt độ chảy và độ nhớt của
polime. Ví dụ đibutylphtalat,…

− Chất độn: để tiết kiệm nguyên liệu, tăng cường một số tính chất. Ví dụ amiăng để
tăng tính chịu nhiệt.

− Chất phụ: chất tạo màu, chất chống oxi hoá, chất gây mùi thơm.

c) Ưu điểm của chất dẻo:

− Nhẹ (d = 1,05 ÷ 1,5). Có loại xốp, rất nhẹ.

− Phần lớn bền về mặt cơ học, có thể thay thế kim loại.

− Nhiều chất dẻo bền về mặt cơ học.

− Cách nhiệt, cách điện, cách âm tốt.

− Nguyên liệu rẻ.

d) Giới thiệu một số chất dẻo.

− Polietilen (P.E) : Điều chế từ etilen lấy từ khí dầu mỏ, khí thiên
nhiên, khí than đá.

Là chất rắn, hơi trong, không cho nước và khí thấm qua, cách nhiệt, cách điện tốt.

Dùng bọc dây điện, bao gói, chế tạo bóng thám không, làm thiết bị trong ngành sản
xuất hoá học, sơn tàu thuỷ.

− Polivinyl clorua (P.V.C)



Chất bột vô định hình, màu trắng, bền với dd axit và kiềm.

Dùng chế da nhân tạo, vật liệu màng, vật liệu cách điện, sơn tổng hợp, áo mưa, đĩa
hát…

− Polivinyl axetat (P.V.A)

Điều chế bằng cách : cho rồi trùng hợp.



Dùng để chế sơn, keo dán, da nhân tạo.

− Polimetyl acrilat



và polimetyl metacrilat



Điều chế bằng cách trùng hợp các este tương ứng.

Là những polime rắn, không màu, trong suốt.

Polimetyl acrilat dùng để sản xuất các màng, tấm, làm keo dán, làm da nhân tạo

Polimetyl metacrilat dùng làm thuỷ tinh hữu cơ.

− Polistiren



Dùng làm vật liệu cách điện. Polistiren dễ pha màu nên được dùng để sản xuất các
đồ dùng dân dụng như cóc áo, lươc…

− Nhựa bakelit:

Thành phần chính là phenolfomanđehit. Dùng làm vật liệu cách điện, chi tiết máy,
đồ dùng gia đình.

− Êbonit: là cao su rắn có tới 25 - 40% lưu huỳnh. Dùng làm chất cách điện.

− Têflon : rất bền nhiệt, không cháy, bền với các hoá chất. Dùng
trong công nghiệp hoá chất và kỹ thuật điện.

2. Cao su

Cao su là những vật liệu polime có tính đàn hồi, có ứng dụng rộng rãi trong đêi
sống và trong kỹ thuật.

a) Cao su thiên nhiên: được chế hoá từ mủ cây cao su.

− Thành phần và cấu tạo: là sản phẩm trùng hợp isopren.



n từ 2000 đến 15000

− Mạch polime uốn khúc, cuộn lại như lò xo, do đó cao su có tính đàn hồi.

Cao su không thấm nước, không thấm không khí, tan trong xăng, benzen, sunfua
cacbon.

− Lưu hoá cao su: Chế hoá cao su với lưu huỳnh để làm tăng những ưu điểm của
cao su như: không bị dính ở nhiệt độ cao, không bị dòn ở nhiệt độ thấp.

Lưu hoá nóng: Đung nóng cao su với lưu huỳnh.

Lưu hoá lạnh: Chế hoá cao su với dd lưu huỳnh trong CS
2
.

Khi lưu hóa, nối đôi trong các phân tử cao su mở ra và tạo thành những cầu nối giữa
các mạch polime nhờ các nguyên tử lưu huỳnh, do đó hình thành mạng không gian
làm cao su bền cơ học hơn, đàn hồi hơn, khó tan trong dung môi hữu cơ hơn.



b) Cao su tổng hợp:

− Cao su butađien (hay cao su Buna)


Là sản phẩm trùng hợp butađien với xúc tác Na.

Cao su butađien kém đàn hồi so với cao su thiên nhiên nhưng chống bào mòn tốt
hơn.

− Cao su isopren.



Có cấu tạo tương tự cao su thiên nhiên, là sản phẩm trùng hợp isopren với khoảng
3000.

− Cao su butađien - stiren

Có tính đàn hồi và độ bền cao:

− Cao su butađien - nitril: sản phẩm trùng hợp butađien và nitril của axit acrilic.



Do có nhóm C ≡ N nên cao su này rất bền với dầu, mỡ và các dung môi không cực.

3. Tơ tổng hợp:

a) Phân loại tơ:

Tơ được phân thành:

− Tơ thiên nhiên: có nguồn gốc từ thực vật (bông, gai, đay…) và từ động vật (len, tơ
tằm…)

− Tơ hoá học: chia thành 2 loại.

+ Tơ nhân tạo: thu được từ các sản phẩm polime thiên nhiên có cấu trúc hỗn độn
(chủ yếu là xenlulozơ) và bằng cách chế tạo hoá học ta thu được tơ.

+ Tơ tổng hợp: thu được từ các polime tổng hợp.

b) Tơ tổng hợp: