Trong hóa học 12, bạn đã được tìm hiểu về trùng ngưng trong kiến thức về Polime. Vậy định nghĩa phản ứng trùng ngưng là gì, cách phân loại, các dạng bài tập liên quan đến phản ứng này như nào?… Nội dung bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết về chủ đề này nhé!.
Nội dung bài viết
Phản ứng trùng ngưng là gì?
- Phản ứng trùng ngưng được định nghĩa là quá trình tổng hợp polime dựa trên phản ứng của các monome có chứa các nhóm chất, nhằm tạo thành những liên kết mới trong mạch polime cũng như sinh ra hợp chất phụ như nước, HCl….
- Trùng ngưng hay còn được gọi là phản ứng đồng trùng ngưng vốn là một quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) được liên kết với nhau thành phân tử lớn (polime cao phân tử) cũng như giải phóng nhiều phần tử nhỏ như HCl hay 𝐻2𝑂,𝐶𝑂2.
- Ví dụ:
𝑛𝑁𝐻2−[𝐶𝐻2]5𝐶𝑂𝑂𝐻→(−𝑁𝐻−[𝐶𝐻2]5𝐶𝑂−)𝑛+𝑛𝐻2𝑂
Các chất tham gia phản ứng trùng ngưng là gì?
Các chất tham gia phản ứng này là các chất có nhiều nhóm chức.
Thế nào là monome của phản ứng trùng ngưng?
Khi các nhóm chức tác dụng với nhau, hợp chất phân tử thấp được tách ra với sự tạo thành liên kết mới nối những phần còn lại của các chất tham gia phản ứng với nhau.
Cách phân loại phản ứng trùng ngưng
Trùng ngưng đồng thể và trùng ngưng dị thể
- Trùng ngưng đồng thể: Đây là loại phản ứng mà khi trùng ngưng chỉ có một loại monome có thể tham gia phản ứng.
- Trùng ngưng dị thể: Đây là loại phản ứng mà khi trùng ngưng sẽ có từ hai loại monome trở lên tham gia.
Trùng ngưng hai chiều và trùng ngưng ba chiều
- Trùng ngưng hai chiều được biết đến chính là một dạng polime mạch thẳng hay là phân nhánh.
- Trùng ngưng ba chiều được biết là khả năng tạo thành một dạng mạch không gian. Lúc đó thì một trong những monome tham gia phản ứng sẽ có tới ba nhóm chức.
Trùng ngưng cân bằng và trùng ngưng không cân bằng
- Phản ứng này vốn là phản ứng tạo ra polime đồng thời kèm theo các hợp chất thấp phân tử. Do đó thành phần cơ bản của hợp chất cao phân tử tạo ra sau phản ứng sẽ không trùng với các thành phần cơ bản của các chất ban đầu.
- Phản ứng này có được là bởi sự tương tác giữa các nhóm chức. Do đó, để xảy ra trùng ngưng thì cần có các hợp chất với các nhóm chức khác loại có thể phản ứng với nhau.
- Ví dụ: 𝑁𝐻2(𝐶𝐻2)6𝐶𝑂𝑂𝐻⇌−𝑁𝐻(𝐶𝐻2)6𝐶𝑂−+𝐻2𝑂
- Bên cạnh đó thì phản ứng này cũng có thể xảy ra giữa hai (hoặc nhiều hơn) hợp chất. Trong đó mỗi hợp chất sẽ có ít nhất hai nhóm chức giống nhau có thể phản ứng với các nhóm chức của hợp chất trong hỗn hợp phản ứng.
- Ví dụ:
- Nếu như hợp chất thấp phân tử được tạo ra khi trùng ngưng có khả năng tương tác với polime tạo thành (trong các điều kiện của phản ứng này) thì quá trình của phản ứng sẽ đạt tới cân bằng
- Ví dụ:
- Ngược lại nếu trong các điều kiện của phản ứng này mà các chất thấp phân tử tạo thành không thể tương tác với polime thì phản ứng T/Ư đó sẽ là không cân bằng.
- Ví dụ:
Các phương pháp tiến hành trùng ngưng
Hiện nay có một số phương pháp tiến hành trùng ngưng điển hình như sau:
- Trùng ngưng trong thể nóng chảy.
- Trùng ngưng trong dung dịch.
- Trùng ngưng nhũ tương.
- Trùng ngưng giữa các pha.
Polime được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng
Cách điều chế polime bằng phản ứng T/Ư: Các polime được điều chế từ pư trùng ngưng như sau: Nilon-6, nilon-7, Tơ lapsan, Nilon-6,6, Nhựa novolac và rezol.
Nilon-6
Tơ capron (nilon-6) được điều chế bằng cách trùng ngưng aminoaxit 𝐻2𝑁−(𝐶𝐻2)5−𝐶𝑂𝑂𝐻
𝑛𝐻2𝑁−[𝐶𝐻2]5−𝐶𝑂𝑂𝐻→(−𝑁𝐻−[𝐶𝐻2]5−𝐶𝑂−)𝑛+𝑛𝐻2𝑂
Nilon-7
Nilon-7 hay còn gọi là tơ enang được trùng ngưng từ axit 7-aminoheptanoic
𝑛𝑁𝐻2−[𝐶𝐻2]6−𝐶𝑂𝑂𝐻→−(−𝑁𝐻−[𝐶𝐻2]6−𝐶𝑂−)𝑛+𝑛𝐻2𝑂
Lapsan
Tơ lapsan là một loại polieste được tổng hợp từ axit axit terephtalic và etylen glycol
𝑝−𝐻𝑂𝑂𝐶−𝐶6𝐻4−𝐶𝑂𝑂𝐻+𝐻𝑂−𝐶𝐻2−𝐶𝐻2−𝑂𝐻→−(−𝐶𝑂−𝐶6𝐻4−𝐶𝑂−𝑂−𝐶𝐻2−𝐶𝐻2−𝑂−)−+𝐻2𝑂
Nilon-6,6 (đồng trùng ngưng)
Tơ nilon-6,6 được điều chế bằng cách trùng ngưng hexametylenđiamin và axit addipic
𝑛𝐻2𝑁(𝐶𝐻2)6𝑁𝐻2+𝑛𝐻𝑂𝑂𝐶(𝐶𝐻2)4𝐶𝑂𝑂𝐻→𝑥𝑡,𝑡∘,𝑝[−𝐻𝑁(𝐶𝐻2)6𝑁𝐻−𝑂𝐶(𝐶𝐻2)4𝐶𝑂−]𝑛+2𝑛𝐻2𝑂
Bài tập về phản ứng trùng ngưng của Amino Axit
Bởi có nhóm 𝑁𝐻2 và COOH, vì thế amino axit tham gia phản ứng T/Ư tạo thành polime thuộc loại poliamit.
Trong phản ứng này thì OH của nhóm COOH ở phân tử axit này sẽ kết hợp với H của nhóm 𝑁𝐻2 ở phân tử axit kia tạo thành nước và sinh ra polime.
Bài 1: Khi trùng ngưng a gam axit amino axetic với hiệu suất 80%, ngoài amino axit dư người ta còn thu được m gam polime và 2,88 gam nước. Tìm giá trị của m?
Cách giải:
Phương trình phản ứng T/Ư axit aminoaxetic:
𝑛𝑁𝐻2−𝐶𝐻2−𝐶𝑂𝑂𝐻→(−𝑁𝐻−𝐶𝐻2−𝐶𝑂−)𝑛+𝑛𝐻2𝑂
Theo phương trình:
𝑛𝑎𝑥𝑖𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜𝑎𝑥𝑒𝑡𝑖𝑐=𝑛𝐻2𝑂=0.16𝑚𝑜𝑙
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
𝑚=𝑚𝑎𝑥𝑖𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜𝑎𝑥𝑒𝑡𝑖𝑐–𝑚𝐻2𝑂=0.16.75−2.88=9,12𝑔
Bài 2: Tìm công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ X chứa 32% C; 6,667% H; 42,667% O; 18,666% N. Biết phân tử X có một nguyên tử N và X có khả năng tham gia phản ứng T/Ư.
Cách giải:
𝐶:𝐻:𝑂:𝑁=3212:6,6671:42,66716:18,66614=2:5:2:1
⇒ X có công thức là: (𝐶2𝐻5𝑂2𝑁)𝑛
X chứa 1 nguyên tử N ⇒ CT của X là 𝐶2𝐻5𝑂2𝑁
X có phản ứng T/Ư ⇒ CTCT của X là: 𝐻2𝑁𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝐻
Như vậy, DINHNGHIA.VN đã cùng bạn tìm hiểu chi tiết về p/u trùng ngưng. Mong rằng những kiến thức trong bài viết đã giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu về phản ứng trùng ngưng. Chúc bạn luôn học tốt!.