题目
举例说明单体、 单体单元、 结构单元、 重复单元、 链节等名词的含义, 以及它们之间的相互关系和区别.
举例说明单体、 单体单元、 结构单元、 重复单元、 链节等名词的含义, 以及它们之间的相互关系和区别.
题目解答
答案
答:合成聚合物的原料称做单体,如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯,缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等.在聚合过程中,单体往往转变成结构单元的形式,进入大分子链,高分子由许多结构单元重复键接而成.在烯类加聚物中,单体单元、结构单元、重复单元相同,与单体的元素组成也相同,但电子结构却有变化.在缩聚物中,不采用单体单元术语,由于缩聚时局部原子缩合成低分子副产物析出,结构单元的元素组成不再与单体相同.如果用 2种单体缩聚成缩聚物,那么由 2种结构单元构成重复单元.聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达 104-10 6的同系物的混合物.聚合度是衡量聚合物分子大小的指标.以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以DP-表示;以结构单元数为基准, 即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值, 以XI表示
解析
本题主要考查高分子化学中单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等基本概念的含义、相互关系和区别。解题思路是分别对每个概念进行详细解释,通过举例说明其具体形式,再分析它们之间的联系与差异。
1. 单体
合成聚合物的原料称作单体。单体是能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。
- 加聚反应举例:
- 乙烯($CH_2=CH_2$)通过加聚反应可以生成聚乙烯($[CH_2 - CH_2]_n$),乙烯就是合成聚乙烯的单体。
- 氯乙烯($CH_2=CHCl$)加聚生成聚氯乙烯($[CH_2 - CHCl]_n$),氯乙烯是聚氯乙烯的单体。
- 苯乙烯($C_6H_5 - CH=CH_2$)加聚生成聚苯乙烯($[C_6H_5 - CH - CH_2]_n$),苯乙烯是聚苯乙烯的单体。
- 缩聚反应举例:
- 己二胺($H_2N-(CH_2)_6 - NH_2$)和己二酸($HOOC-(CH_2)_4 - COOH$)通过缩聚反应生成聚酰胺 - 66(尼龙 - 66),反应过程中会脱去小分子水,反应式为:$nH_2N-(CH_2)_6 - NH_2 + nHOOC-(CH_2)_4 - COOH \longrightarrow [NH-(CH_2)_6 - NH - CO-(CH_2)_4 - CO]_n+(2n - 1)H_2O$,己二胺和己二酸是聚酰胺 - 66的单体。
- 乙二醇($HOCH_2 - CH_2OH$)和对苯二甲酸($HOOC - C_6H_4 - COOH$)缩聚生成聚对苯二甲酸乙二酯(PET),反应式为:$nHOCH_2 - CH_2OH + nHOOC - C_6H_4 - COOH \longrightarrow [OCH_2 - CH_2 - O - CO - C_6H_4 - CO]_n+(2n - 1)H_2O$,乙二醇和对苯二甲酸是PET的单体。
2. 单体单元、结构单元、重复单元、链节
在聚合过程中,单体往往转变成结构单元的形式进入大分子链,高分子由许多结构单元重复键接而成。
- 烯类加聚物:
- 以聚乙烯为例,单体是乙烯($CH_2=CH_2$),聚合后形成聚乙烯($[CH_2 - CH_2]_n$)。在这种情况下,单体单元、结构单元、重复单元相同,都为$-CH_2 - CH_2 -$,且与单体的元素组成也相同,但电子结构有变化。单体乙烯中存在碳碳双键,而在聚乙烯的结构单元中碳碳双键打开形成了单键。
- 缩聚物:
- 以聚酰胺 - 66为例,单体是己二胺($H_2N-(CH_2)_6 - NH_2$)和己二酸($HOOC-(CH_2)_4 - COOH$),由于缩聚时局部原子缩合成低分子副产物(水)析出,结构单元的元素组成不再与单体相同。聚酰胺 - 66的结构单元分别为$-NH-(CH_2)_6 - NH -$和$-CO-(CH_2)_4 - CO -$,由这两种结构单元构成重复单元$-NH-(CH_2)_6 - NH - CO-(CH_2)_4 - CO -$。
3. 聚合物和聚合度
- 聚合物:是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达$10^4 - 10^6$的同系物的混合物。
- 聚合度:是衡量聚合物分子大小的指标。
- 以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以$\overline{DP}$表示。例如聚酰胺 - 66中,$\overline{DP}$表示重复单元$-NH-(CH_2)_6 - NH - CO-(CH_2)_4 - CO -$的平均数目。
- 以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以$\overline{X_n}$表示。对于聚酰胺 - 66,$\overline{X_n}$是结构单元$-NH-(CH_2)_6 - NH -$和$-CO-(CH_2)_4 - CO -$总数的平均值。