Mục lục bài viết

1. Polime là gì? Tính chất vật lý của Polime
2. Cách thức phân loại polime
3. Chất có thể trùng hợp tạo ra polime là chất gì?

1. Polime là gì? Tính chất vật lý của Polime

Polymer, hay còn được gọi là polime, là một loại hợp chất đặc biệt với đặc điểm là có phân tử khối cực lớn, được hình thành từ sự kết hợp của nhiều mắt xích phân tử liên kết với nhau. Những chuỗi polimer này liên kết thông qua những liên kết cộng hóa trị, trong đó hai hoặc nhiều phân tử sẽ chia sẻ cặp electron để tạo thành mạng lưới chặt chẽ. Chất polymer được tạo thành từ những phân tử nhỏ hơn, gọi là monome, và đây chính là cơ sở cho tên gọi của chúng.

Cách đặt tên cho một polime tuân theo một quy tắc đơn giản: chúng ta sử dụng tiền tố "Poli" kết hợp với tên của monome. Nếu tên monome gồm hai từ trở lên hoặc polime được tạo thành từ hai monome trở lên, chúng ta đặt tên polime đó trong ngoặc đơn.

Ví dụ, hãy xem xét một hợp chất polimer phổ biến như polyetylen. Công thức của nó là (-CH2 - CH2-)n, trong đó -CH2 - CH2- biểu thị liên kết giữa các monome và n là hệ số trùng hợp. Hệ số n còn được gọi là hệ số polimer hóa, và nó quyết định độ lớn của phân tử polimer. Khi n tăng lên, khối lượng phân tử của polimer cũng tăng lên theo đó.

Tính chất vật lý của Polime

Polimer, chủ yếu tồn tại dưới dạng chất rắn, có đặc điểm không bay hơi và có khoảng nhiệt độ nóng chảy rất rộng. Khi chúng được nung chảy, hầu hết các polime tạo ra chất lỏng nhớt, và khi nguội lại trở nên rắn, được gọi là chất nhiệt dẻo. Tuy nhiên, một số polime khác lại không nóng chảy khi được đun mà thay vào đó sẽ phân hủy ngay lập tức, được gọi là chất nhiệt rắn.

Hầu hết các loại polimer không hòa tan trong nước hoặc trong các dung môi thông thường. Tuy nhiên, có một số hợp chất polymer hiếm hoi có khả năng hòa tan trong những dung môi phù hợp, ví dụ như polibutadien có thể tan trong benzen.

Polimer còn có nhiều đặc tính vật lý đa dạng khác nhau:

- Tính dẻo: Một số ví dụ điển hình là polietilen và polipropilen, chúng có khả năng uốn cong mà không bị gãy.

- Tính đàn hồi: Cao su là một ví dụ xuất sắc về tính đàn hồi của polimer, chúng có khả năng co giãn và trở lại hình dạng ban đầu.

- Dai, có khả năng kéo sợi: Nilong-6 và nilong-7 là những ví dụ về polime có khả năng kéo dãn và tạo sợi mảnh.

- Màu trong suốt, không giòn: Poli (metyl metacrylat) là một loại polimer có độ trong suốt và không dễ bị vỡ.

- Tính cách điện, cách nhiệt tốt: Polietilen và poli (vinyl clorua) là những polimer có khả năng cách điện và cách nhiệt tốt, chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính cách điện và cách nhiệt.

- Tính bán dẫn: Một số polime như polixetilen và polithiophen cũng có khả năng dẫn điện, và chúng được nghiên cứu để ứng dụng trong lĩnh vực điện tử.

2. Cách thức phân loại polime

Phân loại các polime là một công việc phức tạp, bởi vì có nhiều tiêu chí khác nhau mà chúng ta có thể sử dụng. Dưới đây là một số cách chúng ta có thể phân loại chúng:

Dựa vào nguồn gốc:

Có ba loại chính của polime dựa vào nguồn gốc:

- Thứ nhất, là các polime có nguồn gốc từ tự nhiên. Những ví dụ điển hình bao gồm xenlulozo, tinh bột, cao su tự nhiên và nhiều loại polime tự nhiên khác như DNA, RNA, lụa, và protein. Ngoài ra, có cả những polime có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên như khí tự nhiên, than đá và dầu thô.

- Thứ hai, là các polime tổng hợp do con người tạo ra. Ví dụ như Polielen, Poli (vinyl clorua), và polyethylene (nhựa PE).

- Thứ ba, là các polimer bán tổng hợp (polymer nhân tạo). Đây là loại hợp chất ban đầu được lấy từ tự nhiên, sau đó được chế tạo bởi con người để tạo thành một hợp chất polymer mới, ví dụ như tơ visco và tơ axetat.

Dựa theo phương thức tổng hợp:

Có hai phương thức chính để tổng hợp polime:

- Thứ nhất, là phản ứng trùng hợp. Đây là quá trình liên kết nhiều phân tử monome giống nhau hoặc tương tự nhau thành một phân tử rất lớn. Điều kiện quan trọng cho phản ứng trùng hợp là monome phải có nhiều liên kết hoặc vòng kém bền có thể mở.

- Thứ hai, là phản ứng trùng ngưng. Phản ứng trùng ngưng là một trong những phản ứng hóa học quan trọng, trong đó chúng ta chứng kiến sự kết hợp của nhiều phân tử nhỏ thành một phân tử lớn hơn, đồng thời quá trình này cũng giải phóng các phân tử nhỏ khác như H2O (nước). Điểm đặc biệt của phản ứng này là việc các monome tham gia phản ứng phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng tham gia vào quá trình tạo liên kết.

Cơ chế của phản ứng trùng ngưng thường liên quan đến việc các phân tử monome tham gia vào quá trình liên kết với nhau thông qua các nhóm chức có khả năng phản ứng. Khi các liên kết hóa học được tạo ra, các phân tử nhỏ sẽ kết hợp lại để tạo thành một phân tử lớn hơn, và đồng thời, các phân tử nước (H2O) hoặc các sản phẩm phụ khác có thể được giải phóng trong quá trình này.

Phản ứng trùng ngưng có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm công nghiệp hóa chất, dược phẩm, và ngành sản xuất vật liệu polymer. Chúng ta thường sử dụng phản ứng này để tạo ra các sản phẩm và vật liệu đa dạng, từ thuốc men đến các loại nhựa và cao su. Sự hiểu biết và kiểm soát chính xác của phản ứng trùng ngưng là quan trọng để đảm bảo chất lượng và tính nhất quán của các sản phẩm và vật liệu cuối cùng.

- Thứ ba, là phản ứng trùng - cộng hợp, là quá trình mà các monome kết hợp để tạo thành một monome chính thông qua phản ứng cộng, với điều kiện tối thiểu một trong hai chất phải có liên kết đôi. Sau đó, các monome này kết hợp với nhau để tạo thành mạng lưới polime hoàn hảo.

Dựa vào cấu trúc:

Cấu trúc của các polime có thể được phân loại dựa trên mạch polime và tính điều hòa:

Thứ nhất, là các dạng cấu trúc mạch polime, bao gồm:

- Mạch không phân nhánh như amilozơ và polietilen.

- Mạch phân nhánh ví dụ như glicogen.

- Mạch mạng lưới như nhựa bakelit và cao su lưu hóa.

Thứ hai, là cấu tạo điều hòa và không điều hòa:

- Cấu tạo điều hòa khi các mắt xích kết nối theo một trật tự nhất định.

- Cấu tạo không điều hòa khi các mắt xích kết nối không theo trật tự nhất định.

Như vậy, việc phân loại các polime là một phần quan trọng của nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực khoa học và công nghiệp.