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材料科学
题目

说明下列名词和术语的概念:(1)单体,聚合物,高分子,高聚物(2)碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,无机高分子(3)主链,侧链,侧基,端基(4)结构单元,单体单元,重复单元,链节(5)聚合度,相对分子质量,相对分子质量分布(6)连锁聚合,逐步聚合,加聚反应,缩聚反应(7)加聚物,缩聚物,低聚物

说明下列名词和术语的概念:

(1)单体,聚合物,高分子,高聚物

(2)碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,无机高分子

(3)主链,侧链,侧基,端基

(4)结构单元,单体单元,重复单元,链节

(5)聚合度,相对分子质量,相对分子质量分布

(6)连锁聚合,逐步聚合,加聚反应,缩聚反应

(7)加聚物,缩聚物,低聚物

题目解答

答案

(1) 单体:能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物。

聚合物:由多种原子通过共价键连接而成的相对分子质量很大的化合物。

高分子:同上,现在的一个倾向是将化学结构组成多样、排列顺序严格的生物高分子化合物称为高分子。

高聚物:同聚合物。

(2) 碳链聚合物:主链完全由碳原子构成的聚合物

杂链聚合物:主链除碳原子外,还含有氧、氮、硫等杂原子的聚合物

元素有机聚合物:主链不含碳原子,主要由硅、硼,铝、氧、氮、硫和磷等原子组成,但侧基由有机基团组成的聚合物

无机高分子:主链和侧基均无碳原子的聚合物

(3) 主链:贯穿于整个高分子的链。

侧链:主链边上带的短链。

侧基:主链边上带的基团。

端基:主链两端的基团。

(4) 重复单元:高分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位。对连锁聚合产物,

结构单元:由一个单体分子经聚合进入重复单元的部分。

单体单元:与单体的化学组成完全相同,只是化学结构不同的结构单元。如不完全相同则不存在,如通过缩聚反应形成的聚合物。

链节:同重复单元。

(5) 聚合度:高分子链上重复单元的数目。

相对分子质量:高分子是由相对分子质量大小不等的同系物组成,这些同系物相对分子质量的统计平均值称此聚合物的相对分子质量。

相对分子质量分布:高分子所含相对分子质量不同同系物的多分散性的一种标征。

(6) 连锁聚合:单体形成活性中心,再与其它单体逐一进行连锁反应而形成聚合物的反应。

逐步聚合:通过反应物官能团间不断反应,逐步形成聚合物的反应。

加聚反应:通过单体与活性中心相互加成而形成聚合物的反应。

缩聚反应:带有多个可相互反应官能团的单体通过有机化学中各种缩合反应消去某些小分子而形成聚合物的反应。

(7) 加聚物:通过加聚反应形成的聚合物。

缩聚物:通过缩聚反应形成的聚合物

低聚物:相对分子质量在103—104的聚合物。

解析

本题主要考查高分子化学中基础名词和术语的概念,需准确理解每个术语的的定义及相互关系,涵盖单体与聚合物的基本概念、聚合物的分类、高分子的结构组成、聚合反应类型及产物等方面。

(1)单体,聚合物,高分子,高聚物- 单体:是能形成聚合物中结构单元的小分子化合物,是聚合反应的原料。- 聚合物:由多个原子通过共价键连接而成的相对分子质量很大的化合物,是聚合反应的产物。- 高分子:与聚合物概念相近,现代更倾向于将化学结构组成多样、排列顺序严格的生物高分子称为高分子。- 高聚物:同聚合物,是聚合物的俗称。### (2)碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,无机高分子- 碳链聚合物:主链完全由碳原子构成,如聚乙烯(-CH₂-CH₂-)。- 杂链:主链含碳及氧、氮、硫等杂原子,如聚酯(-CO-O-)。- 元素有机:主链不含碳,由硅、硼等原子组成,但侧基为有机基团,如硅橡胶(-Si-O-,侧基为甲基)。- 无机高分子:主链和侧基均无碳原子,如硅酸盐(-Si-O-)。### (3)主链,侧链,侧基,端基- 主链:贯穿整个高分子的长链骨架,如聚乙烯的-CH₂-CH₂-链。- 侧链:主链上连接的短链结构,如聚苯乙烯中苯环所在的支链。- 侧基:主链上连接的原子或基团,如聚氯乙烯中的-Cl。- 端基:主链两端的基团,如聚酯的-COOH或-OH端基。### (4)结构单元,单体单元,重复单元,链节- 重复单元:高分子链中化学组成和结构可重复的最小单位,如聚乙烯的-CH₂-CH₂-。- 结构单元:由一个单体分子进入重复单元的部分,如氯乙烯聚合中,- CH₂-CH(Cl)-。- 单体单元:与单体化学组成完全相同(仅结构有变化)的结构单元,如加聚氯乙烯的- CH₂-CH(Cl)-(与氯乙烯CH₂=CHCl相比,双键变单键);缩聚反应中不存在(如聚酯的-CO-O-与单体HOOC-R-OH、HO-R'-OH组成不同)。- 链节:同重复单元,是重复单元的别称。### (5)聚合度,相对分子质量,相对分子质量分布- 聚合度:高分子链中重复单元的数目,记为$DP$(对加聚)或$n$(对缩聚),反映分子的大小。- 相对分子质量:高分子是同系物混合物,其相对分子质量是各同系物的平均值(如数均、重均)。- 相对分子质量分布:描述聚合物中相对分子质量的多分散性,常用分布宽度指数(如$Mw/M_n$)表示。### (6)连锁聚合,逐步聚合,加聚反应,缩聚反应- 连锁聚合:单体形成活性中心(自由基、阳离子、阴离子),与单体逐一连锁反应形成聚合物,如聚乙烯的自由基聚合。- 逐步聚合:通过反应物官能团间逐步反应,分子量随反应时间逐步增大,如聚酯的酯化反应。- 加聚反应:单体通过加成反应形成聚合物,无小分子副产物,如乙烯加聚成聚乙烯。- 缩聚反应:单体含多个官能团,通过缩合反应消去小分子(如水、醇)形成聚合物,如尼龙-6,6的缩聚。### (7)加聚物,缩聚物,低聚物- 加聚物:加聚反应的产物,结构单元与单体组成相同,如聚氯乙烯。- 缩聚物:缩聚反应的产物,结构单元比单体少小分子,如聚酯。- 低聚物**:相对分子质量在$10^3-10^4$之间的聚合物,分子量较小,如二聚体、三聚体。

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