Cao su- tơ tổng hợp

Cao su
Tơ, sợi
Nhưạ
I. Mục tiêu
A. Kiến thức
- Biết một số khái niệm cơ bản về hợp chất cao phân tử như: Cấu trúc, quan hệ giữa cấu trúc với tính chất, phản ứng trùng hợp và trùng ngưng.
- Hiểu được bản chất cấu tạo của các polime dùng làm chất dẻo, tơ sợi tổng hợp và tính chất của chúng
B. Kĩ năng
Viết thành thạo phương trình phản ứng trùng hợp, trùng ngưng.
C. Thái độ
Hiểu tính chất và ứng dụng của các polime dùng làm chất dẻo và thấy được tầm quan trọng của hoá học đối với thực tế cuộc sống.
II. Cấu trúc chương
Đây là chương cuối cùng của phần Hóa hữu cơ.Gồm:
1. Khái niệm chung
2. Chất dẻo
3. Tơ tổng hợp
III. Phương pháp dạy các bài cụ thể
Biết một số khái niệm cơ bản về hợp chất cao phân tử: Khối lượng phân tử lớn, do nhiều mắt xích liên kết với nhau; phân tử có cấu trúc mạch không phân nhánh, phân nhánh hoặc mạng không gian.
Biết được đặc điểm về tính chất vật lý, tính chất hoá học của polime và mối liên hệ giữa cấu trúc và tính chất.
Phân biệt được phản ứng trùng hợp với phản ứng trùng ngưng, đặc điểm cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp, trùng ngưng.
Khái niệm chung

Nội dung cần lưu ý
Cấu trúc của polime:
Ba dạng cấu trúc cơ bản đã nêu trong SGK là nội dung chính cần truyền đạt cho học sinh.
Dạng mạch thẳng: Các monome kết hợp với nhau theo một trật tự nhất định tạo thành mạch dài, không tạo ra mạch nhánh.
Dạng phân nhánh: Ngoài mạch thẳng dài (mạch chính) các monome còn kết hợp với nhau từ một hoặc nhiều vị trí nhất định của mạch chính để tạo ra các mạch nhánh.
Dạng mạng không gian: Phân tử polime được tạo ra do nhiều mạch liên kết với nhau bằng các nhóm nguyên tử theo nhiều hướng trong không gian. Thí dụ: Cao su lưu hoá, nhựa phenolfomanđehit.
(Chương trình không đề cập đến cấu trúc lập thể của một số polime)
Cao su chưa lưu hóa
Cao su đã lưu hóa
2. Phản ứng trùng hợp và trùng ngưng
a. Phản ứng trùng hợp
- Thường trùng hợp các monome kiểu CH2=CH- X.
+ Phản ứng trùng hợp dễ xảy ra khi X là halogen, C6H5- , -CN, -CH=O, -COOH, -COOR. (các nhóm hút điện tử).
+ Phản ứng khó xảy ra khi X là các gốc ankyl (nhóm đẩy điện tử)
+ Phản ứng trùng hợp rất khó xảy ra đối với các monome có cấu tạo đối xứng kiểu X-CH=CH-X.
- Các monome có cấu tạo mạch vòng kém bền cũng tham gia phản ứng trùng hợp. Thí dụ: Caprolactam.
- Hai monome có cấu tạo khác nhau cũng tham gia phản ứng trùng hợp( phản ứng đồng trùng hợp). Thí dụ:
n CH2=CH-CH=CH2 + nC6H5-CH=CH2 ? (-CH2-CH=CH- CH2-CH-CH2-)n
Buta-1,3- đien Vinyl benzen C6H5 (Stiren) Cao su Buna- S
b. Phản ứng trùng ngưng: hoặc xảy ra giữa hai loại monome có cấu tạo khác nhau, hoặc từ cùng một loại monome.
Nội dung cần lưu ý
3. Tính chất:
Cho học sinh thấy được tất cả các tính chất của polime đều phụ thuộc vào cấu trúc, khối lượng phân tử..
- Loại polime chỉ có C và F trong phân tử là loại polime rất bền vững về mặt hóa học. Thí dụ: Teflon. Teflon (politetrafloetilen) CF2=CF2 được xem là bạch kim hữu cơ.
- Teflon không tác dụng với axit và kiềm, không tan trong bất kì dung môi nào, không thay đổi tính chất trong giới hạn nhiệt độ từ – 730C đến 2600C, không dẫn điện.

Nội dung cần lưu ý
- Có một số thuận lợi khi giảng dạy bài này vì SKG hóa học lớp 9, lớp 11 và các chương IV, V SGK hóa học lớp 12 đã cung cấp một phần kiến thức về hợp chất cao phân tử cho học sinh.
Giáo viên có thể gợi ý để học sinh tái hiện các kiến thức đó và yêu cầu học sinh viết phương trình để điều chế các polime( Cho biết công thức cấu tạo của các monome, hoặc cho biết công thức câu tạo của các polime để suy ra cấu tạo của monome).
Lưu ý: Công thức cấu tạo không gian của nhựa phenolfomanđehit khá phức tạp nên không yêu cầu viết phương trình phản ứng điều chế loại nhựa phenolfomanđehit có cấu trúc mạng không gian. Chỉ yêu cầu HS hiểu và viết được các công thức cấu tạo trong SGK)
Phương pháp
- Giáo viên nên sử dụng phương pháp dạy học theo dự án (project) vì kiến thức về polime đã được học và giới thiệu trong các phần kiến thức trước ( phản ứng trùng hợp – giới thiệu trong bài hiđrocacbon không no- Anken; phản ứng trùng ngưng- bài phenol;…). Giáo viên đóng vai trò định hướng và hệ thống hóa kiến thức đồng thời bổ xung những kiến thức về cấu trúc, tính chất, quan hệ giữa cấu trúc với tính chất, phương pháp điều chế và điều kiên cấu tạo của các monome.
- Có thể phân tích cho học sinh thấy: Trong các phản ứng trùng hợp chỉ có liên kết pi của monome (loại monome có liên kết kép) bị đứt và thường đứt ở giữa liên kết khi dùng xúc tác thích hợp và đun nóng.

Phương pháp
Chất dẻo
Biết cấu tạo, tính chất, thành phần và phương pháp điều chế một số polime dùng làm chất dẻo.
Ứng dụng của các polime dùng làm chất dẻo.
Tơ tổng hợp
Phân biệt được khái niệm tơ thiên nhiên, tơ nhân tạo và tơ tổng hợp.
Biết được tính chất, phương pháp điều chế và ứng dụng của tơ nilon và tơ capron.
Lưu ý:
- Học sinh đã có khái niệm sơ bộ về tơ thiên nhiên như len, tơ tằm (là các polipeptit), bông (xenlulozơ) và tơ nhân tạo ( như tơ visco và tơ axetat). Trọng tâm là tơ tổng hợp. Tơ tổng hợp có nhiều loại nhưng chương trình chỉ yêu cầu học sinh học loại tơ poliamit. Tơ poliamit được điều chế từ loại polime mạch thẳng có nhiều nhóm – CO-NH- trong phân tử ( nhóm –CO-NH2 và –CO-NH- thuộc chức amit)
- Hai loại tơ poliamit quan trọng là tơ nilon và tơ capron. Tơ capron cũng được gọi là tơ nilon. Để phân biệt 2 loại tơ trên, người ta gọi tơ nilon được điều chế từ caprolactam là nilon-6 (vì phân tử monome có chứa 6 nguyên tử Cacbon). Tơ nilon điều chế từ axit ađipic và hexametilenđiamin được gọi là tơ nilon-6,6 (vì cả 2 monome đều có 6 nguyên tử cacbon trong phân tử)

- Phản ứng điều chế tơ caprolactam được xếp vào loại phản ứng trùng hợp. Vòng caprolactam kém bền, trong quá trình phản ứng, vòng bị mở ra và cộng hợp liên tiếp vào nhau để tạo thành phân tử lớn.
- Vận dụng: Giải thích tại sao không lên giặt quần áo nilon, len, tơ tằm bằng xà phòng có độ kiềm cao; không nên giặt trong nước quá nóng? Tại sao không nên là ủi quá nóng các độ dùng trên?
b. Polime và vấn đề may mặc.

- Ngày nay, việc sản xuất ra tơ sợi hoá học đã phần nào thoả mãn được nhu cầu may mặc cho nhân loại. Nếu ngày xưa, vải mặc chỉ được dệt thủ công , nhỏ lẻ với một vài màu sắc đơn điệu thì ngày nay cùng với những bước tiến của ngành hoá học và các ngành khoa học khác vải sản xuất ra theo những dây chuyền hiện đại, đa dạng về chủng loại.
- Các loại phẩm nhuộm hoá học đã đem lại sự phong phú đa dạng về màu sắc, hoa văn và bền màu cho vải. Nhu cầu sử dụng của con người đã được đáp ứng ngày càng tốt hơn: vải chắc bền, thấm mồ hôi dùng trong lao động, vải nhẹ, thoáng mát trong ngày nóng, vải dày ấm trong ngày lạnh, vải chuyên dụng như vải chống cháy, vải chống thấm nước, vải phát quang…..
- Các loại tơ dệt vải không chỉ lấy từ thiên nhiên( tơ tằm, len, bông) hay nhân tạo từ các polime thiên nhiên( tơ đồng- amoniac, tơ axetat…) mà còn có thể sản xuất từ các polime tổng hợp ( tơ nilon- 6,6; tơ polieste; tơ poliamit…) trong các nhà máy nên đã góp phần dành được nhiều đất đai cho trồng cây lương thực và các mục đích sử dụng khác.

S?i hĩa h?c ?ng d?ng trong may m?c
R?ng cao su
I. CAO SU THIÊN NHIÊN.
1. CẤU TẠO :
Cao su thiên nhiên là hidrocacbon không no cao phân tử có CTPT: (C5H8)n
Isopren
Cao su
250 0 C
Cấu tạo cao su
=>
I. CAO SU THIÊN NHIÊN.
2. TÍNH CHẤT :
Do có liên kết đôi => cao su có phản ứng cộng ( H2, Cl2, HCl .), tác dụng với S ( sự lưu hóa cao su).
Không dẫn điện và nhiệt, không thấm nước và khí, tan trong etxăng và benzen.
Có tính đàn hồi.
( quan trọng vì có nhiều ứng dụng ).
I. CAO SU TỔNG HỢP.
Là những vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, được điều chế từ các chất hữu cơ đơn giản hơn qua phản ứng trùng hợp.
n
Na, t0C
P
butadien - 1,3
II. CAO SU TỔNG HỢP.
1. Cao su Buna
Cao su Buna
2. Cao su toång hôïp:
a) cao su buna ( cao su butañien -1,3):

CH2= CH-CH= CH2 t0C ( CH2- CH=CH- CH2 )
Butañien-1,3 P Na cao su butañien
cao su buna
b) Cao su isopren:

CH2=C-CH=CH2 t0C (CH2-C=CH-CH2)



- Cao su löu hoaù coù tính ñaøn hoài ,bean, laâu moon, vaø khoù tan trong caùc dung moâi höõu cô hôn laø cao su chöa löu hoaù
4. Coâng duïng:

2. Cao su isopren.
n
xt, t0C
P
II. CAO SU TỔNG HỢP.
isopren
xt, t0C
P
cloropren
II. CAO SU TỔNG HỢP.
3. Cao su Cloropren
n CH2=CH-CH=CH2 + nC6H5-CH=CH2 ?
Buta-1,3-dien Vinyl benzen
(Stiren)
(-CH2-CH=CH- CH2-CH-CH2-)n
C6H5 Cao su Buna- S
4. Cao su Buna- S
II. CAO SU TỔNG HỢP.
n CH2=CH-CH=CH2 + nCH2 =CH -CN?
Buta-1,3-dien Vinyl xianua

(-CH2-CH=CH- CH2-CH-CH2-)n
CN Cao su Buna- N
5. Cao su Buna- N
II. CAO SU TỔNG HỢP.
III. SỰ LƯU HÓA CAO SU.
Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp có tính đàn hồi trong một nhiệt độ hẹp (nhiệt độ cao thì bị dính,nhiệt độ thấp thì dòn).
III. SỰ LƯU HÓA CAO SU.
Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp có tính đàn hồi trong một nhiệt độ hẹp (nhiệt độ cao thì bị dính,nhiệt độ thấp thì dòn).
Lưu hoá cao su: chế hoá cao su với một lượng nhỏ lưu huỳnh(3-4%) ở nhiệt độ 130-150oC tạo ra những cầu nối phân tử (S/S) giữa các phân tử polime hình sợi của cao su.
Cao su sau khi lưu hoá là những phân tử khổng lồ, chúng có cấu tạo mạng không gian.
III. SỰ LƯU HÓA CAO SU.
Cao su lưu hoá có tính đàn hồi ,bền, lâu mòn, và khó tan trong các dung môi hữu cơ hơn là các cao su chưa lưu hóa.
Cao su chưa lưu hóa
Cao su đã lưu hóa
IV. ỨNG DỤNG.
Làm vỏ, lốp xe.
Làm nệm, đồ chơi, giày, dép, vỏ dây điện.
Làm phao bơi.