Polymer là chất gì? Đại cương về polime lý thuyết Hóa học 12

Polime, hay còn gọi là polymer, là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn, được hình thành từ nhiều đơn vị nhỏ (monomer) liên kết với nhau. Với khả năng tạo ra các vật liệu có tính chất đa dạng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghiệp, và đời sống hàng ngày, polime đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. 

Hãy cùng Kiến thức THPT khám phá lý thuyết đại cương về polime để hiểu rõ hơn về cấu trúc, tính chất và ứng dụng của loại vật liệu này.

Khái niệm, phân loại polime

Khái niệm và cách phân loại polime

Khái niệm

Polime là những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn được tạo thành từ nhiều đơn vị cơ bản (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.

Ví dụ: Polietilen: (–CH2 – CH2–)n, nilon – 6: -(NH[CH2]5-CO)n-

Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay là độ polime hóa. Khi n càng lớn, khối lượng phân tử của polime càng cao.

• Các phân tử tham gia phản ứng để tạo thành polime được gọi là monome.
• Tên của polime được đặt bằng cách thêm tiền tố “poli” trước tên của monome. Nếu tên monome có từ hai cụm từ trở lên, thì tên đó được đặt trong dấu ngoặc đơn.

Ví dụ: -(CH2 – CHCl)n-: poli(vinyl clorua)

• Một số polime có tên gọi phổ biến, ví dụ: xenlulozơ (C6H10O5)n…

Phân loại

• Dựa vào nguồn gốc, polime được chia thành các loại sau:

• Polime tự nhiên (có sẵn trong tự nhiên) như cao su, xenlulozơ…
• Polime tổng hợp như polietilen, nhựa phenol-formaldehit …
• Polime nhân tạo hay bán tổng hợp (polime tự nhiên được chế biến một phần) như xenlulozơ trinitrat, tơ visco …

• Polime tổng hợp được phân loại theo phương pháp tổng hợp như sau:

• Polime trùng hợp được tạo ra từ phản ứng trùng hợp, ví dụ:

(–CH2–CH2–)n và (–CH2–CHCl–)n …

• Polime trùng ngưng được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng, ví dụ:

(–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n

Đặc điểm cấu trúc 

Các mắt xích của polime có thể kết nối lại với nhau thành mạch thẳng như amilozơ, mạch phân nhánh như amilopectin, glicogen và mạch không gian như dạng cao su lưu hóa, nhựa bakelit.

Tính chất vật lý của polime

• Hầu hết polime là chất rắn, không bay hơi và không có nhiệt độ nóng chảy cụ thể. Khi bị đun nóng, đa số polime tạo ra chất lỏng nhớt, sau khi nguội sẽ cứng lại (chất nhiệt dẻo). Một số polime không nóng chảy mà bị phân hủy khi đun (chất nhiệt rắn).
• Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, nhưng một số có thể tan trong dung môi thích hợp để tạo thành dung dịch nhớt.
• Nhiều polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, và một số khác có thể kéo thành sợi, bền và dai. Có loại polime trong suốt nhưng không giòn.
• Nhiều polime có khả năng cách nhiệt, cách điện hoặc bán dẫn.

Tính chất hóa học của polime

Tìm hiểu tính chất hóa học của polime

Polime có thể tham gia các phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch, và tăng mạch cacbon.

Phản ứng phân cắt mạch polime

• Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân, chẳng hạn như tinh bột và xenlulozơ, bị thủy phân thành glucozơ …
• Polime trùng hợp bị nhiệt phân ở nhiệt độ thích hợp tạo thành các đoạn ngắn, cuối cùng thành monome ban đầu. Phản ứng nhiệt phân của polime thành các monome được gọi là phản ứng giải trùng hợp hoặc phản ứng đepolime hóa.

Ví dụ:

Một số polime có thể bị oxi hóa dẫn đến cắt mạch.

Phản ứng giữ nguyên mạch polime

Các polime có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoài mạch có thể tham gia vào các phản ứng hóa học đặc trưng của liên kết đôi và nhóm chức đó.

Ví dụ:

Phản ứng tăng mạch polime

• Khi có điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác, v.v.), các mạch polime có thể liên kết với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới. Ví dụ như các phản ứng lưu hóa biến cao su thành cao su lưu hóa, hoặc chuyển nhựa rezol thành nhựa rezit…
• Trong công nghệ, phản ứng nối các mạch polime với nhau để tạo thành cấu trúc không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polime.

Phương pháp điều chế polime

Phương pháp điều chế polime như thế nào?

Polime thường được điều chế theo hai loại phản ứng chính: trùng hợp và trùng ngưng.

Phản ứng trùng hợp

• Trùng hợp là trong quá trình kết hợp rất nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử lớn (polime).
• Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có chứa liên kết đôi hoặc vòng kém bền có thể mở ra.
• Ví dụ:

nCH2 = CH2 -(CH2 – CH2)n-

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 ra các phân tử nhỏ khác (ví dụ như H2O).

Nói cách khác, đó là quá trình ngưng tụ các phân tử nhỏ để tạo thành một phân tử lớn.

Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng ngưng là phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng.

Ví dụ:

nHOOC – C6H4 – COOH + nHOCH2 – CH2OH

-(CO – C6H4 – CO – OC2H4 – O)n – + 2nH2O

Ứng dụng của polime

Polime có nhiều ứng dụng, chẳng hạn như được sử dụng để sản xuất các vật liệu phục vụ cho đời sống và sản xuất: chất dẻo, tơ sợi, cao su, và keo dán.

Ứng dụng Polime sản xuất tơ sợi

Sử dụng Polime làm keo dán

Ứng dụng Polime làm công nghệ làm cao su

Ứng dụng Polime làm chất dẻo

>> Xem thêm >>

• Lý thuyết Saccharose hóa học lớp 12 là gì? Cấu tạo saccharose
• Tổng hợp lý thuyết ESTE lớp 12 SGK kết nối tri thức