Đại cương về polymer

Cần nhớ

• ✦Polymer là hợp chất có phân tử khối rất lớn (hàng chục nghìn đến hàng triệu), do nhiều mắt xích giống nhau nối lại. Ví dụ polyethylene: (–CH₂–CH₂–)ₙ.
• ✦Monomer là phân tử nhỏ ban đầu (CH₂=CH₂). Mắt xích là đơn vị lặp lại trong mạch (–CH₂–CH₂–). n là hệ số polymer hoá — số mắt xích trong một phân tử polymer.
• ✦M polymer = n × M mắt xích. Mẫu polymer gồm các mạch dài ngắn khác nhau nên M và n đề cho chỉ là giá trị trung bình.
• ✦Tên gọi: poly + tên monomer — polyethylene, polypropylene, polystyrene; tên monomer có hai từ thì đặt trong ngoặc: poly(vinyl chloride), poly(methyl methacrylate).
• ✦Có polymer thiên nhiên (tinh bột, cellulose, protein, cao su thiên nhiên) và polymer tổng hợp (PE, PVC, nylon, PET…).

Cần nhớ

• ✦Ba dạng cấu trúc mạch: không phân nhánh (PE, PVC, amylose), phân nhánh (amylopectin, glycogen), mạng không gian (nhựa bakelite, cao su lưu hoá).
• ✦Hầu hết polymer là chất rắn, không bay hơi; phần lớn không tan trong nước và dung môi thông thường.
• ✦Polymer không có nhiệt độ nóng chảy xác định: mẫu gồm các mạch dài ngắn khác nhau nên chỉ mềm dần trong một khoảng nhiệt độ rồi chảy nhớt.
• ✦Nhiệt dẻo (mạch thẳng, nhánh: PE, PVC, nylon): mềm khi nóng, nguội lại rắn, tạo hình lại được. Nhiệt rắn (mạng không gian: bakelite): không mềm, không chảy, nóng quá thì cháy sém.
• ✦Vì sao: ở mạch thẳng, nhánh chỉ có lực hút yếu giữa các mạch nên mạch trượt được khi nóng; ở mạng không gian các mạch bị nối ngang bằng liên kết cộng hoá trị nên không trượt.

Cần nhớ

• ✦Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polymer), không tách ra phân tử nhỏ nào.
• ✦Điều kiện của monomer: có liên kết bội (C=C) hoặc vòng kém bền (phản ứng mở vòng).
• ✦Mắt xích có đúng thành phần của monomer: M mắt xích = M monomer. Liên kết đôi C=C mở ra thành hai liên kết đơn nối các mắt xích.
• ✦Ví dụ: n CH₂=CH₂ → (–CH₂–CH₂–)ₙ; n CH₂=CHCl → (–CH₂–CHCl–)ₙ; trùng hợp mở vòng: n caprolactam → (–NH[CH₂]₅CO–)ₙ (nylon-6).
• ✦Trùng hợp hai monomer khác nhau gọi là đồng trùng hợp (ví dụ cao su buna-S ở bài 13).

Cần nhớ

• ✦Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ thành polymer đồng thời tách ra phân tử nhỏ (thường là H₂O).
• ✦Điều kiện của monomer: có ≥ 2 nhóm chức phản ứng được với nhau (–NH₂, –COOH, –OH…), để mỗi phân tử nối được ở cả hai đầu và kéo dài thành mạch.
• ✦Mắt xích nhẹ hơn monomer đúng bằng khối lượng phân tử nhỏ tách ra: nylon-6: 131 − 18 = 113.
• ✦Một monomer (ε-aminocaproic acid) hoặc hai monomer: nylon-6,6 từ hexamethylenediamine + adipic acid, PET từ ethylene glycol + terephthalic acid, nhựa PF từ phenol + formaldehyde.
• ✦n H₂N[CH₂]₆NH₂ + n HOOC[CH₂]₄COOH → (–NH[CH₂]₆NH–CO[CH₂]₄CO–)ₙ + 2n H₂O.
• ✦Nylon-6 còn điều chế bằng trùng hợp mở vòng caprolactam (không tách nước): cùng polymer nhưng khác cách điều chế.

• ✦🛍️ Túi ni lông, màng bọc thực phẩm làm từ PE (trùng hợp ethylene); ống nước, vỏ dây điện làm từ PVC. Không đốt rác nhựa: đốt PVC sinh khí HCl độc.
• ✦🧴 Chai nước ngọt và sợi vải polyester đều là PET, điều chế bằng trùng ngưng: cùng một polymer, thổi thành chai hay kéo thành sợi.
• ✦🍳 Tay cầm chảo, vỏ ổ cắm điện làm từ nhựa bakelite (nhiệt rắn): không mềm, không chảy khi nóng nên chịu nhiệt tốt, nhưng cũng không nấu chảy để tái chế như PE.
• ✦♻️ Mã tái chế in dưới đáy chai, hộp: số 1 là PET, số 2 là PE mạch ít nhánh, số 5 là PP — phân loại đúng thì tái chế mới hiệu quả.

⚖️ Kiểm tra bảo toàn

• ✦Trùng hợp: m polymer = m monomer đã phản ứng (không tách gì).
• ✦Trùng ngưng: m polymer + m nước tách ra = m monomer đã phản ứng (nylon-6: 11,3 + 1,8 = 13,1 kg).
• ✦Theo nguyên tố: M monomer = M mắt xích + M nước (nylon-6: 131 = 113 + 18; PET: 62 + 166 = 192 + 2 · 18).
• ✦Hiệu suất: khối lượng thực tế luôn nhỏ hơn lí thuyết; ra lớn hơn là đã chia nhầm hiệu suất.