Polime Hóa 12: Tổng Quan, Điều Chế và Ứng Dụng

1. Khái niệm Polime và Polime Hóa

Polime là những hợp chất cao phân tử có khối lượng phân tử lớn, được hình thành từ sự liên kết của nhiều đơn vị nhỏ hơn, gọi là monome. Quá trình liên kết các monome này để tạo thành polime được gọi là phản ứng polime hóa. Hệ số polime hóa (n) biểu thị số lượng monome trong một phân tử polime.

Ví dụ, polietilen ((-CH2-CH2-)n) được tạo thành từ monome etilen (CH2=CH2) thông qua phản ứng polime hóa.

2. Phân Loại Polime – Polime Hóa 12

Polime có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau:

• Theo nguồn gốc:

  • Polime thiên nhiên: Có nguồn gốc từ tự nhiên, ví dụ: cao su thiên nhiên, xenlulozơ, tinh bột.
    
  • Polime tổng hợp: Được tổng hợp từ các monome thông qua các phản ứng hóa học, ví dụ: polietilen (PE), poli(vinyl clorua) (PVC).
  • Polime bán tổng hợp (nhân tạo): Được tạo ra bằng cách biến đổi các polime thiên nhiên, ví dụ: tơ axetat, tơ visco.

• Theo phương pháp tổng hợp:

  • Polime trùng hợp: Được tạo ra từ phản ứng trùng hợp, trong đó các monome cộng hợp trực tiếp với nhau mà không tạo ra sản phẩm phụ, ví dụ: polietilen, poli(vinyl clorua).
  • Polime trùng ngưng: Được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng, trong đó các monome kết hợp với nhau và đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác như nước, ví dụ: nilon-6, poli(etylen terephtalat) (PET).

• Theo cấu trúc mạch:

  • Polime mạch thẳng: Các monome liên kết với nhau thành một chuỗi dài không phân nhánh, ví dụ: PVC, PE.
  • Polime mạch nhánh: Các monome liên kết với nhau tạo thành một mạch chính và các mạch nhánh, ví dụ: amilopectin, glicogen.
  • Polime mạng lưới (mạng không gian): Các mạch polime liên kết với nhau tạo thành một mạng lưới ba chiều, ví dụ: nhựa rezit (bakelit), cao su lưu hóa.

3. Danh Pháp Polime – Polime Hóa 12

Tên của polime thường được hình thành bằng cách thêm tiền tố “poli-” vào trước tên của monome tạo thành nó.

Ví dụ:

• (-CH2-CH2-)n: Polietilen
• (-CH2-CHCl-)n: Poli(vinyl clorua)

Nếu tên của monome gồm hai từ trở lên, hoặc polime được tạo thành từ hai monome trở lên, tên của monome phải được đặt trong ngoặc đơn.

Một số polime có tên riêng, ví dụ:

• (-CF2-CF2-)n: Teflon
• (-NH-[CH2]5-CO-)n: Nilon-6 (tơ capron)

4. Cấu Trúc Polime

Cấu trúc của polime ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý và hóa học của nó. Các mắt xích polime có thể liên kết với nhau tạo thành mạch thẳng (ví dụ: amilozơ), mạch nhánh (ví dụ: amilopectin, glicogen) hoặc mạng lưới không gian (ví dụ: nhựa bakelit, cao su lưu hóa).

5. Tính Chất Vật Lý Của Polime

• Hầu hết polime là chất rắn ở điều kiện thường, không bay hơi và không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
• Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, nhưng một số có thể tan trong các dung môi thích hợp.
• Các polime khác nhau có các đặc tính khác nhau:
  • Tính dẻo: Polietilen, polipropilen
    
  • Tính đàn hồi: Cao su
    
  • Tính dai, kéo sợi: Nilon-6, nilon-6,6
    
  • Cách điện, cách nhiệt: Polietilen, poli(vinyl clorua)
  • Tính bán dẫn: Poliaxetilen

6. Điều Chế Polime – Polime Hóa 12

• Phản ứng trùng hợp:
  Là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hoặc tương tự nhau thành phân tử lớn (polime).

  Điều kiện: Monome phải có liên kết bội (ví dụ: CH2=CH2, CH2=CH-CH=CH2) hoặc vòng kém bền.

• Phản ứng trùng ngưng:
  Là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime), đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ khác (ví dụ: H2O).

  Điều kiện: Monome phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng tạo liên kết với nhau.

7. Ứng Dụng Của Polime

Polime có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong sản xuất và đời sống, được sử dụng để tạo ra các vật liệu polime như chất dẻo, tơ sợi, cao su, keo dán. Chúng đóng vai trò thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.