内容正文:
第五章 合成高分子
第一节 合成高分子的基本方法
学习目标
核心素养
1.结合典型实例,了解聚合物的组成与结构特点,认识单体和链节(重复结构单元)及其与聚合物结构的关系。
2.通过聚氯乙烯、聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯的合成,了解加聚反应和缩聚反应的特点。
1.宏观辨识与微观探析:根据单体或单体间的断键、成键方式及单体与高聚物性质的不同,认识单体、链节、聚合度等基本概念。
2.证据推理与模型认知:认识高聚物结构的特点,掌握加聚反应和缩聚反应的原理及反应特点。
[对应学生用书第98页]
一、高分子
1.高分子与一般小分子有机物的区别
高分子化合物
一般小分子有机物
相对分子质量
只是一个平均值,通常在104以上
都有一个明确的数值,一般在1 000以下
类别
混合物
纯净物
结构
由若干个重复结构单元组成
具有单一结构
2.高分子的合成
(1)含义:利用有机物相互反应的性能,得到相对分子质量较大的高分子的过程。
(2)合成高分子的基本方法
①加成聚合反应:一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。
②缩合聚合反应:一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应。
二、加成聚合反应
1.概念:由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式生成高分子的反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。
2.与有机高分子有关的概念
(1)有机高分子都是混合物,无固定的熔、沸点。
(2)聚合物是混合物,聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×聚合度。
三、缩合聚合反应
1.含义:由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。
2.缩聚物的结构简式
端基原子团 端基原子
3.缩聚反应的特点
(1)缩聚反应的单体通常是具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等)或多官能团的小分子有机物。
(2)缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成。
(3)缩聚反应一般多为可逆反应,为提高产率,得到具有较高聚合度的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物。
4.书写聚合物及反应方程式的注意事项
(1)方括号外侧写出端基原子或原子团。
(2)各单体的物质的量与缩聚物结构式的下标一般要一致。
(3)小分子物质的量
①由一种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为n-1;
②由两种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为2n-1。
判断对错,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.加聚反应的原子利用率为100%。 (√)
2.缩聚反应生成高分子的同时还有H2O等小分子物质生成。 (√)
3.有机高分子的相对分子质量等于单体相对分子质量的整数倍。 (×)
4.由同种高聚物组成的高分子材料是纯净物。 (×)
5.链节是高分子中重复出现的结构单元,如聚乙烯的链节是CH2=CH2。 (×)
[对应学生用书第99页]
要点一 加聚反应
1.加聚物的单体和链节是否相同?
提示:加聚物的单体和链节既有关系又有区别。链节由单体断键得到,单体与链节所含元素的种类和原子个数相同,每种元素的质量分数也一样。但单体与链节不同,如CH2—CH2的单体是CH2CH2,链节为—CH2—CH2—。
2.聚丙烯能否写成CH2—CH—CH3?
提示:不能,若写成CH2—CH—CH3,则右端的C原子就形成5价键,而中间的碳原子只形成了3价键,这都违背科学事实。
3.在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料——感光性高分子也称为“光敏性高分子”,其结构简式为,
试分析该高聚物的链节、单体及原料。
提示:该高聚物的链节为,单体为,单体是由CH2CHOH和发生酯化反应得到的。
1.加聚反应的特点
2.加聚反应的几种常见类型
(1)单烯烃的加聚:单体由官能团(一般是碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键(碳碳双键)的碳链单独列成一行,断开不饱和键,展放在中括号 内,其他非官能团部分作为支链纵列。如:
单体
将含不饱和键的碳链单独列出
加聚物
CH2—CH2
相应化学方程式为:
nCH2CH2CH2—CH2,
。
(2)二烯烃的加聚:二烯烃单体自聚时,单体的两个双键同时打开,单体之间直接连接形成含有一个新双键的链节而成为高分子化合物。
1,3-丁二烯的加聚反应:
nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2
异戊二烯的加聚反应:
。
(天然橡胶)
(3)单烯烃与二烯烃共聚:单烯烃打开双键,二烯烃的两个双键也同时打开,彼此相互连接而二烯烃又形成一个新双键成为高分子化合物。例如:
丙烯与1,3-丁二烯的加聚反应: