Polime Là Gì? Tổng Hợp Lý Thuyết Vật Liệu Polime Và Ứng Dụng

Polime là hợp chất hữu cơ rất phổ biến trong tự nhiên và được ứng dụng vào cuộc sống hàng ngày. Đây là phần học quan trọng và được đưa vào trong đề thi THPT Quốc gia rất nhiều nên các bạn học sinh lớp 12 cần cực kỳ quan tâm. Hãy cùng VUIHOC tìm hiểu sâu hơn về Polime để có thể nắm chắc kiến thức để đạt điểm cao trong kỳ thi THPT Quốc gia nhé!

1. Lý thuyết về polime

1.1. Polime là gì?

Polime: là các hợp chất hữu cơ có phân tử khối rất lớn do rất nhiều đơn vị nhỏ (còn gọi là các mắt xích) liên kết với nhau.

Ví dụ: polietylen, tinh bột, xenlulozơ,…

1.2. Cách phân loại polime

Dựa theo nguồn gốc và cấu trúc, polime được phân chia thành các loại như sau:

+ Dựa vào nguồn gốc:

• Polime thiên nhiên: là những loại polime có sẵn ở ngoài tự nhiên. (ví dụ: bông, tơ tằm,…)

• Polime nhân tạo (hay còn gọi là bán tổng hợp): những loại này được chế hóa từ các polime tự nhiên. (ví dụ: từ xenlulozơ tổng hợp cao su lưu hóa để làm lốp xe; ngoài ra còn tổng hợp ra tơ visco, tơ axetat)

• Polime tổng hợp: là loại polime do con người tổng hợp nên; được phân thành 2 loại là: Polime trùng hợp tổng hợp qua các phản ứng hóa học (ví dụ: polietilen, poli(metyl metacrylat,…) và Polime trùng ngưng được tổng hợp qua phản ứng trùng ngưng (ví dụ: nilon-6, tơ lapsan,…)

+ Dựa vào cấu trúc:

• Mạch không phân nhánh: (ví dụ: amilozơ,…)

• Mạch có phân nhánh: (ví dụ: amilopectin, glicogen,…)

• Mạch dạng mạng trong không gian: (VD: cao su lưu hóa, nhựa ba ke lit,…)

2. Đặc điểm cấu trúc của polime

– Poli + tên của monome (nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ hai monome tạo nên polime thì tên của monome phải để ở trong ngoặc đơn) – Ở một số polime sẽ có tên gọi riêng (còn gọi là tên thông thường). Ví dụ: … 

a. Các dạng cấu trúc mạch polime

•  Mạch không phân nhánh. Ví dụ: polietilen, amilozơ,… 

•  Mạch phân nhánh. Ví dụ: amilopectin, glicogen,… 

•  Mạch mạng lưới. VD: cao su lưu hóa, nhựa bakellit,…

b. Cấu tạo điều hòa và không điều hòa

* Cấu tạo điều hòa: các mắt xích nối nhau theo một trật tự nhất định (có thể theo kiểu đầu nối đuôi). Ví dụ: 

* Cấu tạo không điều hòa: các mắt xích nối lại với nhau không theo một trật tự nhất định (ví dụ nối theo kiểu đầu nối đầu, chỗ thì đầu nối với đuôi). 

3. Tính chất vật lý của polime

Thông thường thì các polime đều là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định và đa số đều không tan trong dung môi thông thường.

Một số polime có tính dẻo, một số polime có tính đàn hồi, một số có tính dai, bền, có thể kéo thành sợi.

4. Tính chất hóa học của polime

4.1. Phản ứng phân cắt mạch polime

Phản ứng phân cắt mạch polime hay còn là phản ứng giảm mạch polime, phản ứng làm cho số mắt xích polime giảm. Đây thông thường là các phản ứng thủy phân polime mà nhóm chức nằm trên trục nối giữa các mắt xích. Ví dụ như các phản ứng thủy phân polieste, poliamit, polipeptit, polisaccarit. Đây là những phản ứng xảy ra bình thường trong quá trình đồng hóa thức ăn ở hệ tiêu hóa.

4.2. Phản ứng giữ nguyên mạch polime

Phản ứng giữ nguyên mạch là phản ứng mà không làm thay đổi số mắt xích n của polime. Đây thông thường là các phản ứng thế nguyên tử H ở trong mạch polime hay phản ứng cộng vào liên kết pi, hoặc phản ứng ở nhóm chức không nằm trên trục chính của mạch polime kiểu như phản ứng thủy phân poli vinyl axetat để tạo ra polivinyl ancol.

4.3. Phản ứng tăng mạch polime

Phản ứng tăng mạch hay còn được gọi là phản ứng nối mạch. Phản ứng này làm cho số mắt xích của polime tăng lên. Ví dụ như phản ứng của novolac, rezol để hình thành nên nhựa rezit; phản ứng lưu hóa cao su,… Đây cũng là phản ứng cơ sở xảy ra trong quá trình cơ thể phát triển.

 

5. Một số polime quan trọng

Một số các loại polime quan trọng và hay gặp trong chương trình học như sau: 

 

6. Ứng dụng của vật liệu polime

6.1. Cao su

Cao su là loại vật liệu polime có tính đàn hồi cao
Cao su được phân chia thành hai loại là: Cao su thiên nhiên với cao su tổng hợp.

 Cao su thiên nhiên

 Cao su thiên nhiên là loại polime của isopren (đồng phân dạng cis) :  

 Cao su tổng hợp

a) Cao su buna

– Trùng hợp buta-1,3-đien

  Cao su buna cũng là cáo su có tính đàn hồi nhưng độ bền thì kém so với cao su thiên nhiên.

– Phản ứng đồng trùng hợp buta-1,3-đien cùng với stiren C6H5CH=CH2 ta sẽ thu được cao su buna-S có tính đàn hồi cao.

– Phản ứng đồng trùng hợp buta-1,3-đien cùng với acrilonitrin CNCH=CH2 ta sẽ thu được cao su buna-N có đặc tính chống dầu cao.

b) Cao su isopren

– Phản ứng trùng hợp isopren có một hệ xúc tác khá đặc biệt, ta thu được poliisopren gọi là cao su isopren (gần giống với cao su thiên nhiên):

6.2. Chất dẻo

Chất dẻo là tập hợp những vật liệu polime có đặc tính dẻo.

Thành phần cơ bản trong cấu trúc của chất dẻo là polime. Ngoài ra, chất dẻo còn có thêm các thành phần phụ thêm như: chất hóa dẻo, chất độn với mục đích tăng khối lượng của chất dẻo, chất tạo màu, chất làm ổn định,…

Một số polime được ứng dụng để làm chất dẻo

a) Polietilen (PE)

PE là một loại chất dẻo mềm, có khả năng nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn 110oC, có đặc tính trơ tương đối của ankan mạch dài được dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng,…

b) Poli(vinyl clorua) (PVC)

 

Pol (vinyl clorua) (PVC) là một polime vô định hình, chất này có ưu điểm là khả năng cách điện tốt, bền với axit, được ứng dụng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, đồ da giả,…

c) Poli (metyl metacrylat)

Poli(metyl metacrylat) là polime được điều chế từ metyl metacrylat bằng phản ứng trùng hợp cùng xúc tác và nhiệt độ:

Poli(metyl metacrylat) có đặc tính trong suốt cao có thể cho ánh sáng truyền qua tốt (trên 90%) nên được ứng dụng để chế tạo ra thủy tinh hữu cơ plexiglas

6.3. Keo dán

• Keo dán là một loại vật liệu polime có chức năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không gây biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính cùng nhau.

• Bản chất của keo dán là có thể hình thành nên màng hết sức mỏng, bền vững (kết dính nội) và keo dán có thể bám chắc vào hai mảnh vật liệu được dán (kết dính ngoại).

 Phân loại

• Theo bản chất hóa học: có keo dán hữu cơ như hồ tinh bột, keo epoxi,… và keo dán vô cơ như thủy tinh lỏng, matit vô cơ (là hỗn hợp dẻo của một dạng thủy tinh lỏng với các oxit kim loại như ZnO, MnO, Sb2O3,…)

• Theo dạng keo: có kết cấu dạng keo lỏng (ví dụ: dung dịch hồ tinh bột trong nước nóng, dung dịch cao su trong xăng,…), keo nhựa dẻo (ví dụ: matit vô cơ, matit hữu cơ, bitum,…) và keo dán dạng bột hay bản mỏng (keo sẽ chảy ra ở nhiệt độ thích hợp và gắn hai mảnh vật liệu rời lại khi để nguội).

6.4. Tơ

 Khái niệm
Tơ là tập hợp những vật liệu polime có dạng hình sợi dài và mảnh có độ bền nhất định.
Trong cấu trúc của tơ, có những phân tử polime có dạng mạch không phân nhánh sẽ xếp song song với nhau. Polime có tính rắn và tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường, mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.

 Phân loại

a) Tơ thiên nhiên: bông ở cây bông, sợi len, sợi tơ tằm.

b) Tơ hóa học :

   – Tơ tổng hợp (được điều chế từ các polime tổng hợp) như các tơ poliamit (tơ nilon, tơ capron), tơ vinylic (tơ vinilon).

   – Tơ bán tổng hợp (hay còn gọi là tơ nhân tạo) được sản xuất từ các polime thiên nhiên nhưng được điều chế thêm bằng con đường hóa học ví dụ như tơ visco, tơ xenlulozơ axetat,…

Một số loại tơ tổng hợp ta thường gặp

a) Tơ nilon-6,6

Tơ nilon-6,6 có ưu điểm là tính dai, bền, mềm mại và óng mượt, ít thấm nước, giặt mau khô nhưng nhược điểm là kém bền với nhiệt, với axit và kiềm.

b) Tơ lapsan

c) Tơ nitron (hay olon) 

 Tơ nitron thuộc trong loại tơ vinylic được điều chế từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên còn được gọi poliacrilonitrin :

Tơ nitron có ưu điểm là dai, bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt nên thường được ứng dụng để dệt vải may quần áo hoặc được bện thành sợi “len” đan áo.

 

7. Một số bài tập về polime và lời giải chi tiết

Câu 1: Phát biểu nào sau đây chính xác?

A. Polime là một hợp chất hữu cơ tạo ra do nhiều phân tử monome hợp thành.

B. Polime là một hợp chất có phân tử khối lớn.

C. Polime là một hợp chất hữu cơ có phân tử khối rất lớn do cấu tạo từ nhiều đơn vị nhỏ liên kết với nhau tạo nên.

D. Tất cả các loại polime đều được điều chế từ phản ứng trùng hợp.

 

Câu 2: Chọn khái niệm đúng ?

A. Monome là tất cả những phân tử nhỏ tham gia vào phản ứng tạo ra polime.

B. Monome được gọi là một mắt xích trong cấu tạo của phân tử polime.

C. Monome là các phân tử có vai trò tạo nên từng mắt xích của polime.

D. Monome là các hợp chất có cấu tạo bao gồm 2 nhóm chức hoặc trong monome có liên kết bội.

 

Câu 3: Trong tất cả các nhận xét dưới đây, nhận xét nào chưa đúng ?

A. Các polime có tính chất là không bay hơi.

B. Đa số polime khó hoà tan được trong các dung môi thông thường.

C. Các loại polime thì không xác định chính xác được nhiệt độ nóng chảy.

D. Các loại polime đều bền vững và không bị ảnh hưởng dưới các tác động của axit, bazơ.

 

Câu 4: Trong tất cả các loại tơ: tơ tằm, tơ visco, tơ nilon-6,6, tơ axetat, tơ capron, tơ enang có những loại tơ nào được xếp vào loại tơ nhân tạo?

A. Tơ visco, tơ axetat

B. Sợi tơ tằm, tơ enang.

C. Tơ visco, tơ nilon-6,6.

D. Tơ nilon-6,6, tơ capron.

 

Câu 5: Polime có cấu trúc dưới dạng mạng không gian – hay còn gọi là mạng lưới – là

A. PE.                                                        B. Amilopectin.                   

C. PVC.                                                     D. Nhựa bakelit.

 

Câu 6: Polime nào dưới đây có cấu trúc mạch phân nhánh?

A. PE.                                                        B. Amilopectin.                   

C. PVC.                                                     D. Nhựa bakelit.

 

Câu 7: Sự kết hợp giữa các phân tử nhỏ (monome) thành các phân tử lớn hơn (polime), đồng thời có loại ra các phân tử nhỏ khác (như nước, amoniac,…) thì được gọi là

A. Sự pepti hóa.                                        B. Sự polime hoá.       

C. Sự tổng hợp.                                        D. Sự trùng ngưng.

 

Câu 8: Điều kiện nào trong cấu trúc của một monome để có thể tham gia phản ứng trùng ngưng? 

A. Liên kết.                                                B. Vòng không bền.    

C. 2 liên kết đôi.                                        D. 2 nhóm chức trở lên.

 

Câu 9: Tên gọi của polime có ký hiệu PVC là

A. Poli vinylclorua.                                    B. Poli vinylclo.

C. Poli (vinyl clorua).                                D. Poli (vinyl) clorua.

 

Câu 10: Trong 4 polime dưới đây khi được phân loại theo nguồn gốc, polime nào cùng loại polime với tơ lapsan?

A. Tơ tằm                                                 B. Poli (vinyl clorua)     

C. Xenlulozo trinitrat                                D. Cao su thiên nhiên

 

Đáp án:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

C

C

D

A

D

B

D

D

C

B

 

Đặc biệt, để luyện tập và ghi nhớ các kiến thức về polime, bài giảng sau đây của thầy Thế Anh sẽ giúp các bạn hiểu sâu hơn về lý thuyết Polime cũng như giải chi tiết toàn bộ những câu hỏi lý thuyết về Polime. Các em chú ý theo dõi bài giảng nhé!

 

Trên đây là tổng hợp của VUIHOC về Polime, vật liệu polime và những phần kiến thức liên quan. Các em học sinh có thể hiểu một cách rõ ràng nhất về các tính chất, đặc điểm và vai trò của polime thông qua bài viết này. Để tìm hiểu về các chất khác trong Hoá học cấp THPT, các em truy cập vào Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ ngay và bắt đầu hành trình học hỏi thêm nhiều kiến thức nhé!