Trả lời nhanh
Chất tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polime là các monome có liên kết bội, điển hình là liên kết đôi C=C (etilen CH2=CH2, propilen, vinyl clorua, stiren, buta-1,3-đien…), hoặc có vòng kém bền như caprolactam. Các chất no như etan, metanol, axit axetic không trùng hợp được vì không có liên kết bội để “mở ra” và nối với nhau.
Trùng hợp là gì?
Trùng hợp là quá trình cộng liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau (gọi là monome) thành phân tử rất lớn (polime). Phản ứng không tạo ra sản phẩm phụ như H2O hay HCl, nên khối lượng polime bằng tổng khối lượng monome phản ứng.
Với monome có liên kết đôi, một liên kết π bị bẻ gãy, các nguyên tử cacbon tự do nối với nhau thành mạch dài. Nhờ vậy, “dấu hiệu nhận diện” của chất trùng hợp được rất dễ nhớ.
Điều kiện để một chất trùng hợp được
- Có liên kết bội trong phân tử: C=C (phổ biến nhất), hoặc hệ nối đôi liên hợp như buta-1,3-đien.
- Hoặc có vòng kém bền, mở vòng được khi có xúc tác và nhiệt độ (ví dụ caprolactam tạo tơ nilon-6).
- Phản ứng cần điều kiện thích hợp: nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác hoặc chất khơi mào.
Các monome trùng hợp thường gặp
| Monome | Polime tạo thành | Ứng dụng |
|---|---|---|
| CH2=CH2 (etilen) | Polietilen (PE) | Màng bọc, túi nilon |
| CH2=CHCl (vinyl clorua) | Poli(vinyl clorua) (PVC) | Ống nhựa, vải giả da |
| CH2=CH–C6H5 (stiren) | Polistiren (PS) | Hộp xốp, đồ nhựa cứng |
| CH2=CH–CN (acrilonitrin) | Tơ nitron (olon) | Sợi dệt, “len” nhân tạo |
| CH2=C(CH3)–COOCH3 | Poli(metyl metacrylat) | Thuỷ tinh hữu cơ |
| CH2=CH–CH=CH2 (buta-1,3-đien) | Cao su buna | Săm lốp, đế giày |
Phương trình minh hoạ
Trùng hợp etilen (điều kiện: nhiệt độ cao, áp suất cao, xúc tác):
n CH2=CH2 → (–CH2–CH2–)n
Trùng hợp vinyl clorua (xúc tác, t°):
n CH2=CHCl → (–CH2–CHCl–)n
Trùng hợp buta-1,3-đien (Na, t°): hai liên kết đôi chuyển thành một liên kết đôi mới ở giữa mạch.
n CH2=CH–CH=CH2 → (–CH2–CH=CH–CH2–)n
Trùng hợp mở vòng caprolactam (t°, xúc tác) thu được nilon-6: n (CH2)5C(=O)NH → (–NH–[CH2]5–CO–)n.
Những chất KHÔNG trùng hợp được
- Chất no: etan CH3–CH3, metan, ancol etylic, axit axetic CH3COOH, metanol — không có liên kết bội, không có vòng kém bền.
- Benzen: vòng thơm rất bền, không trùng hợp. Nhưng stiren thì được, vì có nhóm vinyl CH=CH2 ở nhánh.
- Chất cần hai nhóm chức khác nhau (như axit ađipic + hexametylenđiamin) tham gia trùng ngưng, không phải trùng hợp.
Phân biệt trùng hợp và trùng ngưng
| Tiêu chí | Trùng hợp | Trùng ngưng |
|---|---|---|
| Monome | Có liên kết bội hoặc vòng kém bền | Có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng |
| Sản phẩm phụ | Không có | Có (thường là H2O) |
| Ví dụ | PE, PVC, cao su buna | Nilon-6,6, tơ lapsan, nhựa phenol–fomanđehit |
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: thấy “=” giữa hai C (trừ vòng benzen) thì nghĩ ngay đến trùng hợp; thấy hai nhóm chức (–COOH, –OH, –NH2) ở hai đầu thì nghĩ đến trùng ngưng.
- Lỗi 1: cho rằng benzen trùng hợp được vì “có liên kết đôi”. Thực tế liên kết trong vòng benzen đã liên hợp bền vững.
- Lỗi 2: nhầm axit axetic CH3COOH với vinyl axetat CH3COOCH=CH2. Chất đầu không trùng hợp, chất sau có C=C nên trùng hợp được (tạo PVA).
- Lỗi 3: viết sai sản phẩm, làm mất liên kết đôi hoặc quên hệ số n.
Bài luyện tập (ví dụ tự đặt)
Bài 1. Trong các chất: propen, etan, axit axetic, vinyl clorua, benzen, chất nào trùng hợp được?
Đáp án: propen CH2=CH–CH3 và vinyl clorua, vì có liên kết đôi C=C. Các chất còn lại không có.
Bài 2. Viết phương trình trùng hợp stiren.
Đáp án: n CH2=CH–C6H5 → (–CH2–CH(C6H5)–)n (điều kiện t°, xúc tác hoặc chất khơi mào).
Bài 3. Một đoạn PE có phân tử khối 56 000. Hệ số trùng hợp n là bao nhiêu?
Đáp án: mắt xích –CH2–CH2– có M = 28, nên n = 56 000 : 28 = 2000.
Bài 4. Trùng hợp 5,6 gam etilen với hiệu suất 80%. Tính khối lượng PE thu được.
Đáp án: vì không có sản phẩm phụ nên mPE = 5,6 × 80% = 4,48 gam.
Câu hỏi thường gặp
Điều kiện cần để một chất tham gia phản ứng trùng hợp là gì?
Phân tử monome phải có liên kết bội (thường là C=C) hoặc có vòng kém bền mở được. Ngoài ra phản ứng cần nhiệt độ, áp suất, xúc tác hoặc chất khơi mào phù hợp.
Benzen có tham gia phản ứng trùng hợp không?
Không. Vòng benzen có hệ liên hợp bền vững nên không bị mở ra để trùng hợp. Stiren trùng hợp được là nhờ nhóm vinyl CH=CH2 gắn ở vòng.
Trùng hợp khác trùng ngưng ở điểm nào?
Trùng hợp dùng monome có liên kết bội hoặc vòng kém bền và không tạo sản phẩm phụ. Trùng ngưng dùng monome có từ hai nhóm chức trở lên và giải phóng phân tử nhỏ như H2O.
Caprolactam tham gia phản ứng trùng hợp hay trùng ngưng?
Caprolactam trùng hợp theo kiểu mở vòng, tạo nilon-6 mà không có sản phẩm phụ. Còn axit ε-aminocaproic mới tham gia trùng ngưng để tạo cùng polime đó.