Bài giảng môn Hóa học Lớp 12 - Bài 13: Đại cương polime

POLiMEĐại cương polime- Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.VD: Polietilen (–CH2 – CH2–)n do các mắt xích –CH2–CH2– liên kết với nhau.=> n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa.- Các phân tử được tạo nên từng mắt xích cho polime gọi là monome (trong ví dụ, monome là CH2=CH2)I. Khái niệm- Phân Loại:+ Theo nguồn gốc: polime thiên nhiên, polime nhân tạo (bán tổng hợp), polime tổng hợp+ Theo cách tổng hợp: Polime trùng hợp, polime trùng ngưng+ Theo cấu trúc: polime có mạch không phân nhánh và polime có mạch phân nhánh+ Tên của các polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli trước tênmonome.+ Nếu tên của monome gồm 2 cụm từ trở lên thì tên được đặt trong ngoặc đơn.- Danh pháp:Ví dụ : (–CH2–CH2–)n là polietilen và (–C6H10O5–)n là polisaccarit,...II.Đặc điểm cấu tạo:- Có kích thước và phân tử khối lớn.- Do nhiều mắt xích nối với nhau tạo thành mạch không phân nhánh, mạch nhánh và mạng không gian.- Nếu các mắt xích nối với nhau theo trật tự nhất định (chẳng hạn đầu nối với đuôi thì polime có cấu tạo điều hòa, còn nếu các mắt xích nối với nhau không theo trật tự nhất định (chẳng hạn đầu nối với đầu) thì polime có cấu tạo không điều hòa.III.Tính chất vật lí -Các polime hầu hết là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Polime khi nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại gọi là chất nhiệt dẻo. Polime không nóng chảy khi đun bị phân hủy gọi là chất nhiệt rắn. -Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường. -Nhiều polime có tính dẻo, tính đàn hồi, một số có thể kéo thành sợi, có polime trong suốt không giòn, nhiều polime có tính cách điện, cách nhiệt hoặc tính bán dẫn. IV.Tính chất hóa học-Polime có những phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon.1.Phản ứng giữ nguyên mạch: thường là phản ứng thế hay cộng.2.Phản ứng giảm mạch: thường là phản ứng thủy phân hoặc giải trùng hợp- Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân: Tinh bột, Xenlulozơ,... - Polime trùng hợp bị nhiệt phân thành các đoạn ngắn và cuối cùng thành monome ban đầu gọi là phản ứng giải trùng hợp (đepolime hóa) Các nhóm thế gắn vào mạch polime hoặc các liên kết đôi trong mạch polime có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polime.3.Phản ứng khâu mạch: thường là phản ứng nối các đoạn mạch không phân nhánh thành phân nhánh hoặc mạng không gian.* Polime khâu mạch có cấu trúc mạng không gian do đó trở nên khó nóng chảy, khó tan và bền hơn so với polime chưa khâu mạch.V.Phương pháp điều chếPolime thường được điều chế theo hai loại phản ứng là trùng ngưng và trùng hợpa. Phản ứng trùng hợp-Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polime). -Điều kiện: Monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội hoặc là vòng kém bền có thể mở ra. -Ví dụ: Phản ứng tạo PVC, tơ capron, cao su buna-S, b. Phản ứng trùng ngưng-Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (H O, ...). -Điều kiện: Monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo liên kết với nhau. -Ví dụ: Phản ứng tạo nilon-6; nilon-6,6; poli(etylen terephtalat), Vật liệu polimeI.Chất dẻo1. Khái niệm về chất dẻo và vật liệu compozit-Chất dẻo là những vật liệu Polime có tính dẻo -Vật liệu Compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau. Thành phần gồm chất nền (polime) ,chất độn và chất phụ gia khác2. Một số polime dùng làm chất dẻo- Chất nền (polime): có thể dùng nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn - Chất độn: phân tán (nhưng không tan) vào polime. Chất độn có thể là: sợi (bông, đay, amiăng, sợi thủy tinh ) hoặc chất bột (silicat, bột nhẹ (CaCO3), bột tan (3MgO.4SiO2.2H2O)) a. Polietilen (PE)  PE là chất dẻo mềm, được dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng PVC là chất dẻo cứng, cách điện tốt, bền với axit, được dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, da giả b. Poli(vinyl clorua) (PVC)c) Poli(metyl metacrylat) (thủy tinh hữu cơ PEXIGLAS)  Poli(metyl metacrylat) là chất dẻo cứng, trong suốt, không vỡ nên được gọi là thủy tinh hữu cơ. Dùng để chế tạo kính máy bay, ô tô, kính bảo hiểm, dùng làm răng giả d) Poli(phenol – fomanđehit) (PPF) PPF có ba dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit Nhựa novolac: - Đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xúc tác axit được nhựa novolac mạch không phân nhánh (cầu nối metylen –CH2– có thể ở vị trí ortho hoặc para) - Nhựa nhiệt dẻo, dễ nóng chảy, tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất vecni, sơn Nhựa rezol: - Đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1 : 1,2 có xúc tác kiềm. Nhựa rezol không phân nhánh, một số nhân phenol có gắn nhóm –CH2OH ở vị trí số 4 hoặc 2 - Nhựa nhiệt rắn, dễ nóng chảy, tan trong nhiều dung môi hữu cơ dùng để sản xuất sơn, keo, nhựa rezit Nhựa rezit (nhựa bakelit): - Đun nóng nhựa rezol ở 150oC được nhựa rezit (hay nhựa bakelit) có cấu trúc mạng lưới không gian - Không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng sản xuất đồ điện, vỏ máy PE là chất dẻo mềm, được dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng PVC là chất dẻo cứng, cách điện tốt, bền với axit, được dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, da giả  Poli là chất dẻo cứng, trong suốt, không vỡ nên được gọi là thủy tinh hữu cơII.TƠ1.Khái niệm-là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.-Trong tơ, những phân tử polime có mạch không phân nhánh, sắp xếp song song với nhau. Polime này tương đối rắn, bền với nhiệt và các dung môi thông thường; mềm, dai không độc và có khả năng nhuộm màu2.Phân loại3. Một số tơ tổng hợp thường gặpa. Tơ nilon-6,6- Tơ nilon-6,6 thuộc loại tơ poliamit vì các mắt xích nối với nhau bằng các nhóm amit –CO–NH–. Nilon-6,6 được điều chế từ hexametylen điamin H2N[CH2]6NH2 và axit ađipit (axit hexanđioic) : c. Tơ lapsan- Tơ lapsan thuộc loại tơ polieste được tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol. Tơ lapsan rất bền về mặtcơ học, bền đới với nhiệt, axit, kiềm hơn nilon, được dùng đề dệt vải may mặc. b. Tơ nitron- Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên được gọi poliacrilonitrin Bảng các loại tơ III. CAO SU1. Khái niệm- Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi - Tính đàn hồi là tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng 2.Phân loại- Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợpa.Cao su thiên nhiên (polime của isopren) - Tất cả các mắt xích isopren đều có cấu hình cis như sau: b. Tính chất và ứng dụng: - Tính chất:+ Tính chất vật lý: Có tính đàn hôi, không dẫn điện và nhiệt, không thấm khí và nước; không tan trong nước, etanol,... nhưng tan trong xăng, benzen+ Tính chất hóa học: Có thể tham gia các phản ứng cộng hidro, HCl,... đặc biệt tác dụng với lưu huỳnh (s) cho cao su lưu hóa có tính đàn hổi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong các dung môi hơn cao su thường - Ứng dụng:+ Ứng dụng trong ngành xây dựngChất liệu cao su thiên nhiên còn được ứng dụng để tạo ra các vật liệu cần thiết cho ngành xây dựng như cao su lót sàn, cao su ốp cột, cao su giảm chấn, cao su chèn ở các khe hở công trình, + Chế tạo lốp xeHiện nay hầu hết các loại lốp xe của các phương tiện giao thông hiện nay đều được làm từ chất liệu cao su thiên nhiên này. + Ứng dụng trong ngành y tếKhông khó để tìm thấy các sản phẩm được chế tạo từ cao su thiên nhiên trong ngành y tế như găng tay cao su, các loại nút cao su, .b.Cao su tổng hợp - Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên. -Khi dùng buta-1,3-đien ở 10oC, polime sinh ra chứa 77% đơn vị trans-1,4 và 7% đơn vị cis-1,4 (còn lại là sản phẩm trùng hợp 1,2). -Còn ở 100oC sinh ra polime chứa 56% đơn vị trans-1,4 và 25% đơn vị cis-1,4 (còn lại là sản phẩm trùng hợp 1,2)   Cao su buna – S - Cao su buna –S có tính đàn hồi cao  Cao su buna –N - Cao su buna – N có tính chống dầu tốt- Cao su buna chính là polibutađien tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt Na : Cao su isopren - Trùng hợp isopren có hệ xúc tác đặc biệt, ta được poliisopren gọi là cao su isopren, cấu hình cis chiếm ≈ 94 %, gần giống cao su thiên nhiên - Ngoài ra người ta còn sản xuất policloropren và polifloropren. Các polime này đều có đặc tính đàn hồi nên được gọi là cao su cloropren và cao su floropren. Chúng bền với dầu mỡ hơn cao su isopren BÀI HỌC KẾT THÚCCHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ