Polymer là một vật liệu quen thuộc được ứng dụng phổ biến trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống. Nhưng không phải ai cũng hiểu rõ về hợp chất này. Hãy cùng DINHNGHIA.COM.VN tìm hiểu Polymer là gì, tính chất và ứng dụng của Polyme trong cuộc sống qua bài viết dưới đây nhé!
Nội dung bài viết
Polymer là gì?
Polymer là khái niệm được sử dụng với tất cả những hợp chất cao phân tử. Tức đây là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn, đồng thời trong cấu trúc của chúng có sự lặp lại nhiều lần khác nhau để tạo thành những mắt xích cơ bản. Những phân tử tương tự thường có khối lượng thấp hơn sẽ được gọi là oligomer.
Những mắt xích này có đặc điểm là được kết nối với nhau thông qua các liên kết cộng hóa trị. Nghĩa là hai phân tử hoặc nhiều hơn thế sẽ được kết nối lại với nhau và có chung một cặp electron.
Nguyên lý hình thành Polymer
Bên cạnh Polymer thì khái niệm mo-no-me cũng khá mới mẻ. Mo-no-me được hiểu là một đơn phân tử có khả năng liên kết với ít nhất là hai đơn phân tử khác. Quá trình chúng liên kết lại với nhau gọi là quá trình polime hóa. Trong đó hai phân tử riêng lẻ của hai loại giống hoặc khác nhau kết hợp lại với nhau. Liên kết này được gọi là liên kết cộng hóa trị. Khi liên kết này diễn ra, chúng hình thành các phân tử lớn hơn gọi là polime.
Cấu tạo phân tử của Polymer
Polymer có cấu trúc liên kết mắt xích nếu liên kết một mo-no-me với 2 phân tử khác nhau và có cấu trúc liên kết chữ thập nếu một mo-no-me liên kết từ ba hay nhiều hơn ba phân tử.
Tính chất vật lý của Polymer
- Polymer tồn tại ở dạng chất rắn và không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định mà nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ khá rộng.
- Khi nóng chảy, đa số polime cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại gọi là chất nhiệt dẻo. Một số polime không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy, gọi là chất nhiệt rắn.
- Hầu hết Polyme không tan trong nước hoặc các dung môi thông thường.
Các phản ứng đặc trưng (tính chất hóa học) của Polymer
Phản ứng phân cắt mạch polymer
Polime trùng hợp sẽ bị nhiệt phân ở mức nhiệt độ thích hợp để tạo ra các đoạn ngắn, cuối cùng sẽ tạo thành monome ba đầu. Phản ứng này xảy ra là do polime có các nhóm chức ở bên trong mạch dễ bị thủy phân hoặc có một số polime khác sẽ bị oxy hóa cắt mạch.
Phản ứng giữ nguyên mạch polymer
Các polime có liên kết đôi ở trong mạch hoặc các nhóm chức ngoại mạch thì chúng có thể trực tiếp tham gia vào các phản ứng đặc trưng của liên kết đôi cũng như nhóm chức đó.
Phản ứng tăng mạch polymer
Khi ở điều kiện thích hợp thì các mạch polime có thể kết nối được với nhau để hình thành nên mạch dài hơn hoặc tạo thành các mạng lưới.
Ưu điểm của polymer
Có khả năng tái chế rất cao
Polymer thường là loại nhựa dẻo khi nung nấu ở nhiệt độ cao thì sẽ bị chảy thành chất dẻo và từ đó ta có thể tái chế rất cao.
An toàn tuyệt đối với hóa chất
Đa số các chất lỏng hóa chất như chất tẩy rửa, dung dịch làm sạch,… đều được đựng trong các vật liệu bằng nhựa polymer và không hề gây ra một tác dụng phụ nào.
Không dẫn điện và dẫn nhiệt
Polymer có tính chất không dẫn điện và dẫn nhiệt, có thể thấy các thiết bị, dây điện, ổ cắm điện và hệ thống dây điện được làm hoặc phủ bằng vật liệu polymer thì không bị dẫn điện.
Bên cạnh đó, ta cũng thấy được khả năng chịu nhiệt khi các vật dụng nhà bếp như nồi và chảo xử lý làm bằng polyme, lõi xốp của tủ lạnh và tủ đá, ly cách nhiệt,…
Trọng lượng nhẹ
So với mật độ của đá, bê tông, thép, đồng và nhôm thì tất cả các loại nhựa đều là vật liệu nhẹ nên được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành nghề.
Màu sắc vô cùng đa dạng
Polymer còn được dùng để thay thế sợi bông, lụa, len, sứ và đá cẩm thạch cũng như nhôm và kẽm. Đồng thời, polymer cũng có thể được tái tạo nhiều lần với những màu sắc khác nhau, không cố định.
Điều chế polymer
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của cùng một chất tạo thành polyme.
Phương trình phản ứng: nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n
Phản ứng trùng ngưng
Phản ứng trùng ngưng là phản ứng kết hợp nhiều monome tạo thành polyme và một sản phẩm phụ (chủ yếu là nước).
Điều kiện: các monome phải có hai nhóm chức có khả năng tách nước.
Phương trình phản ứng:
- n H-NH-(CH2)5-CO-OH → (-NH-(CH2)5-CO-)n + nH2O
- n p-HO-CO-C6H4-CO-OH + n H-OCH2-CH2O-H → (-CO-C6H4-CO-OCH2-CH2O-)n + 2nH2O
Phản ứng trùng – cộng hợp
Phản ứng trùng – cộng hợp là quá trình các monome kết hợp với nhau thành một monome chính nhờ phản ứng cộng (điều kiện: ít nhất một trong hai chất phải có liên kết đôi). Sau đó các Monome vừa tạo ra sẽ kết hợp với nhau tạo polyme hoàn chỉnh.
Phân loại Polymer
Polymer tự nhiên
Gồm có những loại sau: tinh bột, protein, ADN, ARN, dầu mỏ, khí tự nhiên…
Polymer nhân tạo
Bao gồm các loại: polyetilen, cao su buna, tơ nilon,…
Một số loại Polymer tiêu biểu trong đời sống
Celluloid
Celluloid được chế tạo từ nitrocellulose, cồn và long não (camphor). Celluloid được coi là một trong những loại nhựa tổng hợp nhân tạo đầu tiên. Tuy nhiên, do quá trình sản xuất không an toàn nên celluloid không còn được sản xuất rộng rãi .
Xenlulo
Xenlulo được chế tạo bằng cách lấy bông nhúng axit sunfuric đặc rồi hòa vào trong cồn, sau đó cho 1 viên long não vào rồi khuấy đều.
Cao su
Cao su có 2 loại:
- Cao su tự nhiên được lấy từ nhựa của cây cao su.
- Cao su tổng hợp được chế ra từ các chất đơn giản.
Tơ
Tơ gồm có 2 loại, tơ tự nhiên được lấy từ kén của những con tằm, còn tơ hóa học được chia thành2 loại:
- Tơ nhân tạo: Chế biến hóa học từ các Polyme thiên nhiên
- Tơ tổng hợp: Chế tạo từ các chất đơn giản.
Polietilen (P.E)
Polietilen là chất rắn, hơi trong, không cho nước và khí thấm qua, cách nhiệt, cách điện tốt, được điều chế từ etilen lấy từ khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí than đá. Polietilen dùng bọc dây điện, bao gói, chế tạo bóng thám không, làm thiết bị trong ngành sản xuất hoá học và sơn tàu thuỷ.
Ứng dụng của Polymer trong đời sống
Trong đời sống, polime đóng vai trò khá quan trọng đối với nhiều lĩnh vực và các ngành nghề khác nhau. Cụ thể như:
- Dùng để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như là: áo mưa, ống dẫn điện, các mặt hàng công nghiệp,… Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.
- Sử dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh. Nhờ đặc tính bền, nhẹ lại khó vỡ và có nhiều màu sắc khác nhau, polime ngày càng được ứng dụng và nghiên cứu thay thế cho nhiều sản phẩm khác nhau.
Nhược điểm của của Polymer
Bên cạnh những ưu điểm nổi bật thì Polymer cũng gây ra nhiều tác động xấu đến với môi trường và con người như:
- Quá trình để sản xuất Polymer sẽ tạo ra khí CO2 làm tăng hiệu ứng nhà kính, gia tăng sự biến đổi khí hậu và kèm theo các hệ lụy tới môi trường sống như nước biển dâng cao, hạn hán, lũ lụt,…
- Tác động xấu đến sức khỏe của con người: các chất phụ gia được thêm vào sản phẩm để tạo nên các polymer nhân tạo có thể gây tổn thương và làm thoái hóa thần kinh ngoại biên, làm tổn thương các cơ quan sinh dục nam.
- Sự tồn tại của Polymer trong đất và nước sẽ ngăn cản quá trình trao đổi oxy gây ra xói mòn, sạt lở đất, không giữ được chất dinh dưỡng khiến cây cối sinh trưởng không tốt, sinh vật biển có thể bị chết do ăn phải chất thải.
- Các polymer ở dưới dạng bao bì plastic sẽ gây tắc nghẽn cống, kênh rạch và ao hồ, ứ đọng nước và gây ô nhiễm môi trường.
- Khi đốt những sản phẩm polime sẽ gây độc cho sức khỏe và gây ô nhiễm môi trường trầm trọng.
- Một số túi nilông có chứa lưu huỳnh và nitơ khi gặp hơi nước sẽ tạo thành mưa axit gây hại cho con người.
Xem thêm:
- Phương trình hóa học là gì? Ý nghĩa và Các dạng bài tập
- Công thức hóa học là gì? Ý nghĩa và Bài tập về công thức hóa học
- Điều chế khí oxi là gì? Phản ứng phân hủy là gì? – Hóa học 8 Bài 27
Trên đây là tổng hợp những thông tin liên quan đến Polymer cũng như tính chất và ứng dụng của Polymer trong cuộc sống, Cảm ơn bạn đã theo dõi và hẹn gặp lại ở những bài viết tiếp theo trên DINHNGHIA.COM.VN.