Một trong các dạng bài tập trọng tâm trong chương polime là bài tập tính hệ số mắt xích. Bài viết dưới đây sẽ hướng dẫn các em học sinh tính hệ số mắt xích một cách chi tiết, dễ hiểu nhất và cách làm bài tập để đạt điểm cao.
Mục lục bài viết
1. Cách giải bài tập tính hệ số polime hóa, tính số mắt xích:
Hệ số polime hóa là tỷ lệ giữa khối lượng trung bình phân tử của polime và khối lượng trung bình phân tử của đơn vị lặp. Hệ số polime hóa cho biết số lượng đơn vị lặp trong một phân tử polime và có thể được xác định bằng nhiều phương pháp, như phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy, phương pháp đo nhiệt dung riêng, phương pháp đo độ nhớt, phương pháp đo quang học và phương pháp đo khối lượng riêng.
Để tính hệ số polime hóa, ta cần biết khối lượng trung bình phân tử của polime và khối lượng phân tử của mắt xích. Công thức tính hệ số polime hóa là:
Hệ số polime hóa = Khối lượng trung bình phân tử của polime / Khối lượng phân tử của mắt xích
Để tính số mắt xích, ta cần biết hệ số polime hóa và số nguyên tử cacbon trong mỗi mắt xích. Công thức tính số mắt xích là:
Số mắt xích = Hệ số polime hóa x Số nguyên tử cacbon trong mỗi mắt xích
Ví dụ: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polime là 10000 g/mol, khối lượng phân tử của mắt xích là 100 g/mol, số nguyên tử cacbon trong mỗi mắt xích là 2. Hãy tính hệ số polime hóa và số mắt xích của polime.
Giải:
Hệ số polime hóa = 10000 / 100 = 100
Số mắt xích = 100 x 2 = 200
2. Bài tập tính hệ số polime hóa, tính số mắt xích và lời giải chi tiết:
– Bài 1: Cho biết hệ số polime hóa của polietylen có khối lượng phân tử trung bình là 2,5.10^5 g/mol. Biết rằng khối lượng phân tử của etylen là 28 g/mol.
Lời giải:
Hệ số polime hóa của polietylen là x = M_p/M_m = 2,5.10^5/28 = 8928,6.
– Bài 2: Cho biết số mắt xích của polipropilen có hệ số polime hóa là 5000. Biết rằng khối lượng phân tử của propilen là 42 g/mol.
Lời giải:
Số mắt xích của polipropilen là n = x + 1 = 5000 + 1 = 5001.
– Bài 3: Cho biết hệ số polime hóa và số mắt xích của polistiren có khối lượng phân tử trung bình là 1,2.10^6 g/mol. Biết rằng khối lượng phân tử của stiren là 104 g/mol.
Lời giải:
Hệ số polime hóa của polistiren là x = M_p/M_m = 1,2.10^6/104 = 11538,5.
Số mắt xích của polistiren là n = x + 1 = 11538,5 + 1 = 11539,5.
– Bài 4: Cho biết khối lượng phân tử trung bình của polivinyl clorua (PVC) có số mắt xích là 1000. Biết rằng khối lượng phân tử của vinil clorua là 62,5 g/mol.
Lời giải:
Khối lượng phân tử trung bình của PVC là M_p = (n – 1)M_m = (1000 – 1)62,5 = 62437,5 g/mol.
– Bài 5: Cho biết khối lượng phân tử trung bình của polimetacrylat metyl (PMMA) có hệ số polime hóa là 8000. Biết rằng khối lượng phân tử của metacrylat metyl là 100 g/mol.
Lời giải:
Khối lượng phân tử trung bình của PMMA là M_p = xM_m = 8000*100 = 8.10^5 g/mol.
– Bài 6: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polietilen là 2,5 x 10^5 g/mol. Tính hệ số polime hóa của polietilen biết rằng khối lượng trung bình phân tử của etilen là 28 g/mol.
Lời giải:
Hệ số polime hóa của polietilen là:
X = M_p / M_m = (2,5 x 10^5) / 28 = 8928,6
– Bài 7: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polipropilen là 4 x 10^4 g/mol. Tính hệ số polime hóa của polipropilen biết rằng khối lượng trung bình phân tử của propilen là 42 g/mol.
Lời giải: Hệ số polime hóa của polipropilen là:
X = M_p / M_m = (4 x 10^4) / 42 = 952,4
– Bài 8: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polistiren là 3 x 10^5 g/mol. Tính hệ số polime hóa của polistiren biết rằng khối lượng trung bình phân tử của stiren là 104 g/mol.
Lời giải: Hệ số polime hóa của polistiren là:
X = M_p / M_m = (3 x 10^5) / 104 = 2884,6
– Bài 9: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polyvinyl clorua (PVC) là 8 x 10^4 g/mol. Tính hệ số polime hóa của PVC biết rằng khối lượng trung bình phân tử của vinyl clorua là 62,5 g/mol.
Lời giải: Hệ số polime hóa của PVC là:
X = M_p / M_m = (8 x 10^4) / 62,5 = 1280
– Bài 10: Cho biết khối lượng trung bình phân tử của polyvinyl axetat (PVAc) là 1,2 x 10^5 g/mol. Tính hệ số polime hóa của PVAc biết rằng khối lượng trung bình phân tử của vinyl axetat là 86 g/mol.
Lời giải: Hệ số polime hóa của PVAc là:
X = M_p / M_m = (1,2 x 10^5) / 86 = 1395,3
– Bài 11: Khối lượng của một đoạn nilon – 6,6 là 27346 đvC và một đoạn mạch tơ capron là 17176 đvC. Số lượng mắt xích trong đoạn mạch của 2 polime nêu trên lần lượt là?
A. 113 và 152
B. 121 và 114
C. 121 và 152
D. 113 và 114
Đáp án: C
M-[HN-(CH2)6-NH-OC-(CH2)4-CO]-n = 27346 đvC
→ 226n = 27346 → n = 121.
M-[NH(CH2)5CO]-n= 17176 đvC
→ 113n = 17176 → n = 152.
– Bài 12: Một đoạn tơ nilon – 6,6 có khối lượng 7,5g thì số mắt xích trong đoạn tơ đó là?
A. 0,133.1022
B. 1,99. 1022
C. 1,6. 1015
D. 2,5. 1016
Đáp án: B
Tơ nilon-6,6: [-HN-(CH2)6-NH-OC-(CH2)4-CO-]n
→ Số mắt xích: n = (7,5/226).6,023.1023
→ n = 1,99.1022
– Bài 13: Hệ số trùng hợp của poli(etylen) là bao nhiêu nếu trung bình một phân tử polime có khối lượng khoảng 120 000 đvC?
A. 4280
B. 4286
C. 4281
D. 4627
Đáp án: B
Polime: (C2H4)n có M = 120000 = 28n → n = 4286
3. Các loại polime thường gặp:
Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau. Các phân tử ban đầu tạo nên từng mắc xích của polime gọi là monome. Tên gọi của polime thường được tạo bằng cách thêm tiền tố “poli” vào tên gọi của monome. Ví dụ, polietilen là polime được tạo bởi nhiều đơn vị etilen liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – CH 2 –) n , trong đó n là hệ số trùng hợp.
Có rất nhiều loại polime khác nhau, có thể phân loại theo nguồn gốc, cấu trúc, phương pháp điều chế.
– Theo nguồn gốc, polime có thể chia làm ba loại: polime thiên nhiên, polime bán tổng hợp và polime tổng hợp.
+ Polime thiên nhiên là những polime có sẵn trong thiên nhiên, ví dụ như tinh bột, xenlulozo, tơ tằm, cao su thiên nhiên…
+ Polime bán tổng hợp là những polime được điều chế từ các nguyên liệu thiên nhiên bằng các phương pháp hóa học hoặc vật lý, ví dụ như xenlulozo axetat (tơ axetat), tơ visco…
+ Polime tổng hợp là những polime được điều chế hoàn toàn từ các chất đơn giản trong phòng thí nghiệm hoặc công nghiệp, ví dụ như polyetylen (PE), polyvinyl clorua (PVC), cao su buna…
– Theo cấu trúc, polime chia làm hai loại: polime đồng phân và polime khác phân.
+ Polime đồng phân là những polime có cùng công thức phân tử khối mà khác nhau về cấu trúc không gian của các mắt xích trong chuỗi.
+ Polime khác phân là những polime có khác nhau về công thức phân tử khối của các mắt xích. Có ba loại polime khác phân: polime đồng liên kết, polime đồng liên kết ngẫu nhiên và polime đồng liên kết khối. Polime đồng liên kết là những polime chỉ có một loại monome liên kết với nhau. Polime đồng liên kết ngẫu nhiên là những polime có hai hoặc nhiều loại monome liên kết với nhau theo một trật tự ngẫu nhiên. Polime đồng liên kết khối là những polime có hai hoặc nhiều loại monome liên kết với nhau theo một trật tự quy luật.
– Theo phương pháp điều chế, polime chia ra hai loại: polime trùng ngưng và polime trùng hợp.
+ Polime trùng ngưng là những polime được điều chế từ sự trùng ngưng giữa hai hay nhiều loại monome, trong quá trình này có tạo ra các sản phẩm phụ nhỏ hơn. Ví dụ: xenlulozo nitrat (tơ nitro), polyamit (nilon)…
+ Polime trùng hợp là những polime được điều chế từ sự trùng hợp của một hay nhiều loại monome, trong quá trình này không tạo ra sản phẩm phụ. Ví dụ: polyetylen, polypropylen, cao su buna…
Một số loại polime thường gặp là:
– Polipropilen (PP): polime được tạo bởi nhiều đơn vị propilen liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – CH(CH 3 )–) n.
– Polistiren (PS): polime được tạo bởi nhiều đơn vị stiren liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – CH(C 6 H 5 )–) n.
– Poli (vinyl clorua) (PVC): polime được tạo bởi nhiều đơn vị vinyl clorua liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – CHCl–) n.
– Poli (vinyl axetat) (PVA): polime được tạo bởi nhiều đơn vị vinyl axetat liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – CH(OOCCH 3 )–) n.
– Poli (metyl metacrylat) (PMMA): polime được tạo bởi nhiều đơn vị metyl metacrylat liên kết với nhau, có công thức là (–CH 2 – C(CH 3 )(COOCH 2 )–) n.
– Poli (tetrafloetilen) (teflon): polime được tạo bởi nhiều đơn vị tetrafloetilen liên kết với nhau, có công thức là (–CF 2 – CF 2 –) n.
– Nilon – 6 (capron): polime được tạo bởi phản ứng trùng ngưng giữa hexametylenđiamin và axit adipic, có công thức là (-NH-(CH 2 ) 6 -NH-CO-(CH 2 ) 4 -CO-) n.
– Tơ nitron (olon): polime được tạo bởi phản ứng trùng ngưng giữa axit axetic và amoniac, có công thức là (-NH-(CH 2 )-CO-) n.
– Cao su isoprene: polime được tạo bởi trùng hợp isoprene, có công thức là (-CH 2 -C(CH 3 )=CH-CH 2 -) n.
– Cao su clopren: polime được tạo bởi trùng hợp clopren, có công thức là (-CH 2 -C(Cl)=CH-CH 2 -) n.
– Cao su buna: polime được tạo bởi trùng hợp butadien và stiren, có công thức là (-CH=CH-CH=CH-) m.
