Trả lời nhanh
Cao su buna-S là sản phẩm đồng trùng hợp của buta-1,3-đien (butađien) với stiren. Cao su buna-N là sản phẩm đồng trùng hợp của buta-1,3-đien với acrylonitrin (vinyl xianua, CH2=CH–CN). Hai loại cao su này đều có chung monome thứ nhất là butađien, chỉ khác monome thứ hai: S ứng với stiren, N ứng với nitrin.
Đồng trùng hợp là gì?
Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau thành phân tử lớn (polime). Còn đồng trùng hợp là trùng hợp đồng thời hai (hoặc nhiều) monome khác nhau, tạo ra polime có các mắt xích của cả hai loại.
Vì thế, khi đề hỏi “sản phẩm đồng trùng hợp của…”, ta phải kể đủ hai monome. Chỉ ghi “butađien” hoặc chỉ ghi “stiren” là chưa đủ.
Cao su buna-S
Monome: CH2=CH–CH=CH2 (buta-1,3-đien) và C6H5–CH=CH2 (stiren).
Phương trình (xúc tác Na, nhiệt độ, áp suất):
nCH2=CH–CH=CH2 + nC6H5–CH=CH2 → (–CH2–CH=CH–CH2–CH(C6H5)–CH2–)n
Buta-1,3-đien cộng kiểu 1,4 nên trong mạch vẫn còn liên kết đôi C=C. Chính liên kết đôi này cho phép lưu hoá cao su bằng lưu huỳnh.
Cao su buna-N
Monome: CH2=CH–CH=CH2 và CH2=CH–CN (acrylonitrin).
nCH2=CH–CH=CH2 + nCH2=CH–CN → (–CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH(CN)–)n
Nhóm –CN phân cực làm cao su buna-N bền với dầu mỡ, xăng. Vì vậy nó thường dùng làm vòng đệm, ống dẫn nhiên liệu, găng tay chống dầu.
Mẹo nhớ tên gọi
- Bu = butađien; na = natri (chất xúc tác khi trùng hợp).
- S = Styrene (stiren).
- N = Nitrile (nitrin, tức acrylonitrin).
| Loại cao su | Monome 1 | Monome 2 | Đặc điểm |
|---|---|---|---|
| Buna-S | Buta-1,3-đien | Stiren | Đàn hồi, bền mài mòn, làm lốp xe |
| Buna-N | Buta-1,3-đien | Acrylonitrin | Bền dầu mỡ, xăng |
Phân biệt với các loại cao su khác
- Cao su buna (không có chữ cái đi kèm): trùng hợp riêng buta-1,3-đien.
- Cao su isopren: trùng hợp isopren (2-metylbuta-1,3-đien).
- Cao su cloropren: trùng hợp cloropren, dùng làm vật liệu chịu thời tiết.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm buna-N với “buna-S” vì đều có butađien; cần nhìn chữ cái S/N để chọn monome thứ hai.
- Ghi acrylonitrin là CH3–CH2–CN. Đúng phải là CH2=CH–CN, có liên kết đôi mới trùng hợp được.
- Gọi phản ứng tạo buna-S là “trùng ngưng”. Thực tế đây là phản ứng đồng trùng hợp, không giải phóng phân tử nhỏ như H2O.
Bài luyện tập
Bài 1. Một mẫu cao su buna-N chứa 8,69% nitơ về khối lượng. Tính tỉ lệ số mắt xích butađien : acrylonitrin.
Giải: Gọi mẫu có n mắt xích C4H6 (54) và m mắt xích C3H3N (53). Mỗi mắt xích acrylonitrin có 1 N (14). Ta có 14m/(54n + 53m) = 0,0869, suy ra 54n + 53m ≈ 161m. Do đó 54n = 108m, n : m = 2 : 1. Kết quả: tỉ lệ butađien : acrylonitrin = 2 : 1.
Bài 2. Đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren theo tỉ lệ mol 1 : 1. Tính khối lượng cao su buna-S thu được từ 5,4 tấn butađien (stiren lấy vừa đủ), hiệu suất 80%.
Giải: Mỗi mắt xích buna-S gồm C4H6 + C8H8 = 54 + 104 = 158. Theo lý thuyết, 54 tấn butađien tạo 158 tấn cao su, nên 5,4 tấn tạo 15,8 tấn. Với H = 80%: 15,8 × 0,8 = 12,64 tấn.
Bài 3 (tự luận ngắn). Vì sao cao su buna-S có thể lưu hoá còn polistiren thì không?
Gợi ý: Mạch buna-S còn liên kết đôi C=C (từ khối butađien) để lưu huỳnh tạo cầu nối. Mạch polistiren chỉ gồm liên kết đơn C–C nên không có vị trí này.
Tóm tắt để nhớ
- Buna-S = butađien + stiren.
- Buna-N = butađien + acrylonitrin.
- Cả hai đều là sản phẩm của phản ứng đồng trùng hợp.
Câu hỏi thường gặp
Cao su buna-S là sản phẩm trùng hợp của chất nào?
Cao su buna-S là sản phẩm đồng trùng hợp của buta-1,3-đien (CH2=CH–CH=CH2) với stiren (C6H5–CH=CH2).
Cao su buna-N được điều chế từ những monome nào?
Từ buta-1,3-đien và acrylonitrin (CH2=CH–CN) bằng phản ứng đồng trùng hợp.
Chữ S và N trong tên buna-S, buna-N có nghĩa gì?
S là viết tắt của stiren (styrene), N là nitrin (nitrile, chỉ acrylonitrin). Còn 'Bu' là butađien và 'na' là natri, chất xúc tác ban đầu.
Cao su buna-S dùng để làm gì?
Chủ yếu dùng sản xuất lốp xe, đế giày và các sản phẩm cao su bền mài mòn; buna-N dùng làm vật liệu chịu dầu như ống dẫn nhiên liệu, vòng đệm.