Polymerisation · ⁨Polymer hóa⁩

A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · Topic 20 · ⁨Chủ đề 20⁩

View Slides · ⁨Xem Slides⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩

20.1

Addition polymerisation · ⁨Polyme hóa cộng⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩

English

describe addition polymerisation as exemplified by poly(ethene) and poly(chloroethene), PVC
deduce the repeat unit of an addition polymer obtained from a given monomer
identify the monomer(s) present in a given section of an addition polymer molecule
recognise the difficulty of the disposal of poly(alkene)s, i.e. non-biodegradability and harmful combustion products

Tiếng Việt

mô tả polyme hóa cộng qua ví dụ về poly(etilen) và poly(chloroetilen), PVC
suy ra đơn vị lặp lại của một polyme cộng thu được từ một monome cho trước
xác định monome(s) có trong một đoạn cụ thể của phân tử polyme cộng
nhận thấy sự khó khăn trong việc xử lý poly(alken), tức là không phân hủy sinh học và sản phẩm đốt cháy độc hại

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

In addition polymerisation 加成聚合, many small molecules join into one very long chain, with no other product made.

Each small molecule is a monomer 单体. It must be unsaturated — it has a C=C double bond. The double bond opens up so that the monomers can link together. The long chain that forms is the polymer 聚合物.

Repeat units

The repeat unit 重复单元 is the small part that is copied again and again along the chain. To find it, take the monomer, change the C=C to a single C–C, and draw bonds going out at each end.

poly(ethene) 聚乙烯 is made from ethene:

$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CH}_2)_n-$$

poly(chloroethene) 聚氯乙烯 (PVC) is made from chloroethene:

$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CHCl} \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CHCl})_n-$$

Finding the monomer

To go the other way, look at one repeat unit of the polymer, and put the C=C double bond back in. That gives you the monomer.

Worked example. A polymer has the repeat unit $-(\text{CH}_2{-}\text{CH}(\text{CH}_3))_n-$. Identify the monomer and name the polymer. Reverse the rule you used to build it: rub out the bonds sticking out at each end, and turn the single C-C in the backbone back into a C=C. That gives $\text{CH}_2{=}\text{CH}(\text{CH}_3)$, which is propene - so the polymer is poly(propene). Two checks catch most errors: the monomer must have the same molecular formula as the repeat unit (addition polymerisation adds nothing and loses nothing), and the double bond goes back into the backbone, never into the side group.

Tiếng Việt

Trong polyme hóa cộng, nhiều phân tử nhỏ liên kết với nhau tạo thành một mạch rất dài, không sinh ra sản phẩm phụ nào khác.

Mỗi phân tử nhỏ gọi là monomer. Nó phải không no — tức là chứa liên kết đôi C=C. Liên kết đôi mở ra để các monomer có thể liên kết với nhau. Mạch dài hình thành nên gọi là polymer.

Nhiều monome ethene, mỗi cái đều có liên kết đôi C=C, mở liên kết đôi và nối đuôi nối đầu thành một chuỗi polyme dài gồm các liên kết đơn — Liên kết đôi của mỗi monomer mở ra, và các monomer nối đuôi vào đuôi tạo thành một mạch dài — không sinh ra sản phẩm phụ

Một đống hạt nhỏ bán trong suốt của poly(ethene) cạnh thước kẻ cho thấy chúng có kích thước vài milimet — Poly(ethene), một polyme cộng phổ biến, được cung cấp dưới dạng hạt nhỏ li ti đường kính vài milimet; những hạt này sau đó được nấu chảy và định hình thành chai, túi và các sản phẩm khác

Đơn vị lặp lại

Đơn vị lặp lại là phần nhỏ được sao chép nhiều lần dọc theo mạch. Để tìm đơn vị này, hãy lấy monomer, đổi liên kết C=C thành liên kết đơn C–C, và vẽ các liên kết hướng ra ở mỗi đầu.

poly(ethene) được tạo từ ethene:

$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CH}_2)_n-$$

poly(chloroethene) (PVC) được tạo từ chloroethene:

$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CHCl} \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CHCl})_n-$$

Chloroethene với liên kết đôi ở bên trái và đơn vị lặp lại được đặt trong ngoặc của PVC ở bên phải, với các mũi tên chỉ việc mở C=C và đưa nó trở lại — Tìm đơn vị lặp lại: đổi liên kết C=C của monomer thành liên kết đơn và vẽ liên kết hướng ra ở mỗi đầu; đảo ngược quy trình này để tìm monomer

Tìm monomer

Để đi ngược lại, hãy nhìn vào một đơn vị lặp lại của polymer và đưa lại liên kết đôi C=C vào. Điều đó sẽ cho bạn monomer.

Ví dụ đã giải. Một polyme có đơn vị lặp lại là $-(\text{CH}_2{-}\text{CH}(\text{CH}_3))_n-$. Xác định monome và gọi tên polyme. Đảo ngược quy tắc bạn đã dùng để tổng hợp ra nó: xóa bỏ các liên kết nhô ra ở mỗi đầu, và biến liên kết đơn C-C trong mạch chính trở lại thành C=C. Điều đó sẽ tạo ra $\text{CH}_2{=}\text{CH}(\text{CH}_3)$, đó là propene - vậy polyme là poly(propene). Hai điểm kiểm tra giúp bắt hầu hết các sai lầm: monome phải có công thức phân tử giống đơn vị lặp lại (trùng hợp cộng không thêm gì và cũng không mất gì), và liên kết đôi phải quay trở về mạch chính, tuyệt đối không quay vào nhóm bên.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Addition polymerisation route · ⁨Lộ trình polymer hóa cộng⁩

Watch alkene monomers join by opening their double bonds. · ⁨Xem các đơn monomer alkene nối nhau bằng cách mở liên kết đôi của chúng.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩

English	Tiếng Việt
addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/	polymer hóa cộng
monomer/ˈmɒnəʊmə/	monome
polymer/ˈpɒlɪmə/	polyme
repeat unit/rɪˈpiːt ˈjuːnɪt/	đơn vị lặp lại
poly(ethene)/ˈpɒlɪ/	poly(ethene)
poly(chloroethene)/ˈpɒlɪ/	poly(chloroethene)
non-biodegradable/nɒn ˌbaɪəʊdɪˈɡreɪdəbl/	không phân hủy sinh học
combustion/kəmˈbʌstʃn/	combustion

20.1

The problem of disposal · ⁨Vấn đề xử lý⁩

English

Poly(alkene)s are very hard to get rid of:

they are non-biodegradable 不可生物降解 — microbes cannot break them down, so they stay in the ground for a very long time.
their combustion 燃烧 (burning) can release harmful gases. For example, burning PVC gives off toxic hydrogen chloride.

Tiếng Việt

Poly(alkene) rất khó để loại bỏ:

chúng không phân hủy sinh học — vi sinh vật không thể phân giải chúng, do đó chúng tồn tại trong đất rất lâu dài.
quá trình đốt cháy (nhiệt phân) có thể giải phóng khí độc hại. Ví dụ, đốt PVC sẽ tạo ra khí hydro clorua độc.

Thải nhựa bị cuốn lên bờ biển — Hầu hết các polyme cộng hợp đều không phân hủy sinh học, nên chúng tích tụ thành chất thải trong môi trường

Sơ đồ cho thấy chất thải poly(alken) dẫn đến hai vấn đề: chất thải không phân hủy sinh học còn sót lại ở bãi chôn lấp, và việc đốt PVC giải phóng HCl độc — Chất thải poly(alken) khó xử lý: nó không phân hủy sinh học, và việc đốt PVC giải phóng khí hydro clorua độc

20.1

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English

Draw the repeat unit in brackets with the two bonds crossing them and $n$ outside; keep the backbone carbons.
Deduce the monomer from a polymer (and vice versa) — a very common question.
Addition polymers are inert and non-biodegradable — link to landfill, recycling and incineration issues.
Do not confuse with condensation (no small molecule is lost in addition polymerisation).

Tiếng Việt

Vẽ đơn vị lặp lại trong ngoặc vuông với hai liên kết cắt ngang qua chúng và $n$ ở bên ngoài; giữ nguyên khung carbon chính.
Suy ra monome từ một polyme (và ngược lại) — đây là dạng câu hỏi rất thường gặp.
Polyme cộng hợp có tính trơ và không phân hủy sinh học — liên quan đến các vấn đề về bãi chôn lấp, tái chế và thiêu đốt.
Đừng nhầm lẫn với phản ứng ngưng tụ (không có phân tử nhỏ nào bị mất đi trong quá trình trùng hợp cộng hợp).