Polyme là gì? Phân loại & Ứng dụng của polime trong đời sống

Polymer – một hợp chất hóa học có cái tên rất quen thuộc với tất cả chúng ta. Nhưng bạn có biết polymer thực sự là gì không? Hãy cùng tìm hiểu khái niệm, cấu tạo, tính chất và ứng dụng chi tiết của loại hợp chất này trong bài viết dưới đây.

Thuật ngữ polyme là gì?

Polime là hợp chất có phân tử khối rất lớn, được tạo thành từ nhiều mắt xích liên kết với nhau. Các chuỗi này được kết nối với nhau thông qua liên kết cộng hóa trị – hai hoặc nhiều phân tử sẽ được kết nối với nhau, chúng chia sẻ một cặp electron. Các phân tử ban đầu tạo nên từng mắt xích của polime được gọi là monome.

Ví dụ:

Polyetylen (–CH2–CH2–)n thì –CH2–CH2– là mắt xích; n là hệ số trùng hợp.

Chỉ số n gọi là hệ số trùng hợp, độ trùng hợp n càng cao thì phân tử khối của polime càng cao.

Polyme có nhiều trong tự nhiên, ví dụ điển hình là các chất hóa học cơ bản như DNA và RNA. Ngoài ra còn có các loại polime thiên nhiên quen thuộc khác xung quanh chúng ta như tơ tằm, tóc, móng tay, móng chân, xenlulozơ, protein… Ngoài ra chúng còn có nguồn gốc từ khí thiên nhiên hay than đá, dầu mỏ. gồ ghề.

Nêu cách phân loại polime?

Hiện nay, polyme được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên nguồn gốc, phương pháp tổng hợp và đặc điểm cấu trúc.

Dựa vào nguồn gốc

Dựa vào nguồn gốc, người ta chia polyme thành hai loại chính: polyme có nguồn gốc tự nhiên và polyme tổng hợp.

• Polyme có nguồn gốc từ thiên nhiên như cao su, xenlulozơ…

• Các polime tổng hợp do con người tổng hợp được như nhựa polyetylen, nhựa phenol-fomanđehit.

• Ngoài ra, polime nhân tạo (hay còn gọi là bán tổng hợp) được lấy từ các polime thiên nhiên và chế biến thành các polime mới như xenlulozơ trinitrat, tơ visco…

Dựa trên sự tổng hợp

Dựa vào phương pháp tổng hợp, polyme được chia thành hai loại chính như sau:

• Polime cao phân tử được tổng hợp bằng các phản ứng trùng hợp : (–CH2–CH2–)n và (–CH2–CHCl–)n.

• Phản ứng trùng hợp Trùng hợp được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp : (–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n

Dựa vào cấu tạo :

Bên cạnh đó, polyme còn được phân loại dựa trên đặc điểm cấu trúc.

• Polyme có mạch không phân nhánh như: PVC, PE, PS, cao su, xenlulozơ, tinh bột…

• Polime mạch nhánh như amylopectin, glicogen.

• Polyme có cấu trúc mạng không gian, như resite, cao su lưu hóa.

Đặc điểm cấu trúc của polyme

Phân tử polime được tạo thành từ nhiều mắt xích liên kết với nhau .

Ví dụ:

Các mắt xích này được liên kết với nhau để tạo thành một chuỗi thẳng hoặc phân nhánh. Các chuỗi phân tử polyme có thể liên kết với nhau bằng cầu nối là các nhóm nguyên tử, tạo nên mạng tinh thể không gian.

Ví dụ:

Mạch thẳng (mạch không phân nhánh). Ví dụ: polyetylen, amyloza…

Mạch phân nhánh. Ví dụ: amylopectin, glycogen…

Mạch mạng (mạng không gian). Ví dụ: cao su lưu hóa, nhựa bakelite…

Hầu hết các polyme là chất rắn, không bay hơi và không hòa tan trong nước hoặc dung môi thông thường.

Tính chất vật lý Polyme

Tính chất vật lý nổi bật nhất của polime là: Tồn tại ở thể rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định (thường nóng chảy trong một khoảng nhiệt độ khá rộng). Khi nóng chảy, hầu hết các polyme tạo ra chất lỏng nhớt, đông đặc lại khi được làm lạnh và được gọi là nhựa nhiệt dẻo. Một số polime khác không nóng chảy khi đun nóng mà phân hủy ngay, gọi là chất rắn nhiệt.

Hầu hết các polyme không hòa tan trong nước hoặc dung môi thông thường. Chỉ một số polyme hòa tan trong dung môi phù hợp với dung dịch nhớt, chẳng hạn như polybutadien hòa tan trong benzen.

Nhiều polyme có tính dẻo (polyetylen, polypropylen…), một số có tính đàn hồi (polybutadien, polyisoprene…) và một số có thể kéo thành sợi bền (nilon-6, cellulose,…). Có những polyme trong suốt nhưng không giòn, nhiều loại có tính cách điện (polyetylen, poly(vinyl clorua),…) hoặc bán dẫn (polianilin, polythiophene,…)

Tính chất hóa học của polime

Polyme có thể tham gia ba phản ứng là phân cắt mạch, phản ứng giữ mạch và phản ứng tăng mạch cacbon. Ba phản ứng này xác định tính chất hóa học của polyme.

• Phản ứng cắt mạch: Các polyme có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân. Polyme trùng hợp sẽ được nhiệt phân ở một nhiệt độ nhất định để tạo ra các phân đoạn ngắn, cuối cùng sẽ tạo thành monome ba đầu. Quá trình nhiệt phân polyme thành monome được gọi là quá trình khử polyme hoặc khử trùng hợp. Một số polyme bị oxy hóa để cắt chuỗi.

• Phản ứng giữ mạch: Polyme có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoài mạch có thể tham gia trực tiếp vào các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi cũng như của nhóm chức đó.

• Phản ứng tăng mạch : Khi gặp điều kiện thích hợp (nhiệt độ, xúc tác..), các mạch polyme có thể liên kết với nhau tạo thành mạch dài hơn hoặc tạo thành mạng lưới, như phản ứng thế. phản ứng lưu hóa chuyển cao su thành cao su lưu hóa, chuyển rezol thành rezit,… Trong công nghệ, phản ứng nối các mạch polyme lại với nhau tạo thành mạng lưới không gian được gọi là phản ứng nối ngang polyme.

phản ứng trùng hợp

Polime được điều chế bằng phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng .

trùng hợp ngẫu nhiên

Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau (monome) thành phân tử rất lớn (polyme). Điều kiện cần để cấu trúc của monome tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có liên kết bội hoặc vòng không bền có thể mở ra.

• nhiều liên kết

Ví dụ: CH2=CH2, CH2=CH–C6H5

• Nhẫn kém bền hơn

Ví dụ:

phản ứng ngưng tụ

Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử cực lớn (polyme), đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác (như H2O…). Nói cách khác, phản ứng trùng hợp là quá trình ngưng tụ nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn. Để phản ứng này xảy ra thì monome tham gia phản ứng phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng tạo thành liên kết.

Ví dụ:

Ứng dụng của polime trong đời sống và sản xuất

Trong cuộc sống, polyme đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực và ngành nghề khác nhau. Hợp chất này được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như dệt may, bao bì, văn phòng phẩm, nhựa, máy bay, xây dựng, đồ chơi… Ba ứng dụng nổi bật nhất của polyme trong đời sống và sản xuất là chất dẻo, tơ tằm và cao su.

nhựa

Nhựa là một loại vật liệu dẻo, được làm từ polyme. Bên cạnh polyme, thành phần của nó có thể có một số chất khác như: Chất hóa dẻo (tăng độ dẻo, tạo điều kiện gia công sản phẩm), chất độn tăng độ bền cơ học, tăng khả năng chịu nước, chịu nhiệt. ), phụ gia tạo màu, tạo mùi, tăng độ bền cho môi trường).

Chất dẻo có nhiều ưu điểm như nhẹ, bền, cách điện, cách nhiệt, dễ gia công, nhiều màu sắc… Hiện nay, chất dẻo đã thay thế kim loại, sành sứ, thủy tinh trong nhiều lĩnh vực.

Lụa

Tơ là những polime thiên nhiên hoặc polime tổng hợp có cấu trúc mạch thẳng và có thể kéo thành sợi. Dựa vào nguồn gốc và quy trình sản xuất, tơ tằm được phân thành tơ thiên nhiên (có sẵn trong tự nhiên như tơ tằm, bông, đay) và tơ hóa học – được chế biến từ polime thiên nhiên hoặc các chất đơn giản.

Tơ hóa học được ưa chuộng hơn tơ thiên nhiên vì có nhiều ưu điểm như bền, đẹp, dễ giặt, nhanh khô.

Cao su

Cao su là một loại polymer tự nhiên hoặc tổng hợp có đặc tính đàn hồi. Người ta còn chia cao su thành 2 loại: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. Trong đó phổ biến nhất là cao su Buna. Cao su được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế như sản xuất lốp xe, bọc dây điện, áo mưa, đồ lặn, v.v.

Ưu điểm vượt trội của cao su là tính đàn hồi, không thấm nước, không thấm khí, chống mài mòn và cách điện.

Bài tập về polime SGK Hóa học 9 có lời giải chi tiết nhất

Hãy vận dụng những lý thuyết cơ bản về polime trên vào thực hành giải một số bài tập SGK Hóa học 9 sau đây.

Bài tập 1 (trang 165 SGK Hóa học 9)

Chọn câu đúng nhất trong các câu sau:

a) Polime là chất có phân tử khối lớn.

b) Polime là chất có phân tử khối nhỏ.

c) Polime là chất có phân tử khối rất lớn được tạo nên từ nhiều loại nguyên tử liên kết với nhau.

d) Polime là chất có phân tử khối rất lớn được tạo nên từ nhiều mắt xích liên kết với nhau.

Câu trả lời gợi ý:

Câu trả lời đúng: D.

Bài tập 2 (trang 165 SGK Hóa học 9)

Chọn từ, cụm từ thích hợp điền vào chỗ trống:

a) Polime thường … không bay hơi.

b) Hầu hết các polime đều … trong nước và các dung môi thông thường.

c) Những polime có sẵn trong tự nhiên gọi là polime … còn những polime do con người tổng hợp được từ những chất đơn giản gọi là polime…

d) Polyetylen và poly(vinyl clorua) là polime… còn tinh bột và xenlulozơ là polime…

Câu trả lời gợi ý:

Các cụm thích hợp là:

a) Polime thường là chất rắn không bay hơi.

b) Đa số polime không tan trong nước và các dung môi thông thường.

c) Những polime có sẵn trong tự nhiên gọi là polime thiên nhiên, còn những polime do con người tổng hợp được từ những chất đơn giản gọi là polime tổng hợp.

d) Polyetylen và poly(vinyl clorua) là polime tổng hợp, còn tinh bột và xenlulozơ là polime thiên nhiên.

Bài tập 3 (trang 165 SGK Hóa học 9)

Trong các phân tử polime sau: etilen, xenlulozơ, tinh bột (aminopectin), ppli(vinyl clorua), phân tử polime nào có cấu tạo mắt xích giống nhau? Chỉ định loại chuỗi của các phân tử polime.

Câu trả lời gợi ý:

Phân tử polime có cấu trúc mạch thẳng: Polyetylen, poly(vinyl clorua), xenlulozơ, phân tử polime có cấu trúc mạch nhánh: tinh bột (aminopectin).

Bài tập 5 (trang 165 SGK Hóa học 9)

Khi đốt cháy một polime chỉ thu được CO2 và hơi nước với tỉ lệ số mol CO2 : số mol H2O = 1 : 1.

Hỏi polime nào sau đây: Pêtilen, poli(vinyl clorua), tinh bột, protein? Tại sao?

Câu trả lời gợi ý:

Khi đốt cháy một polime cho số mol CO2 bằng số mol H2O thì polime đó là polietilen.

Poli(vinyl clorua), protein khi đốt cháy sẽ có các sản phẩm khác ngoài CO2, H2O. Tinh bột cháy cho số mol CO2 : số mol H2O khác nhau.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho các bạn một cách chi tiết những kiến thức quan trọng về polyme như khái niệm, cấu tạo, tính chất và ứng dụng của nó trong đời sống. Hi vọng bài viết này sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hữu ích. Đừng quên chia sẻ bài viết và truy cập website Manta.edu.vn mỗi ngày để cập nhật thêm nhiều bài học hay nhé.