在加成聚合中,许多烯烃分子连成长链,不失去任何原子。要掌握的技能是:由单体画出重复单元,或从一段聚合物反推出它的单体。它把加成的想法延伸到有机反应单元中。
单体怎样变成聚合物?
每个单体都有一个 C=C 双键。聚合时,每个双键中的一个键打开,每个碳与下一个单体相连。结果是由单键组成的长链,原子总数与相加的单体相同。
重复单元写在方括号里,两端是开放的键,并用下标 n 表示单元数目。链中不再有双键。
乙烯 CH₂=CH₂ 的重复单元是 [-CH₂-CH₂-]n,即聚乙烯(poly(ethene))。
丙烯 CH₃-CH=CH₂ 的重复单元是 [-CH₂-CH(CH₃)-]n。甲基作为侧基挂在链上。
氯乙烯 CH₂=CHCl 的重复单元是 [-CH₂-CHCl-]n,即聚氯乙烯(poly(chloroethene))。
例题
一段聚合物的重复单元是 [-CH₂-CHCl-]。求单体,再求相对分子质量为 31 250 的链中有多少个重复单元。
第 1 步,找出主链上的两个碳: -CH₂- 和 -CHCl-。
第 2 步,把双键画回去: CH₂=CHCl。这是氯乙烯。
第 3 步,检查原子: 重复单元 C₂H₃Cl。单体 C₂H₃Cl。原子相同。
第 4 步,一个重复单元的质量: 2(12) + 3(1) + 35.5 = 62.5。
第 5 步,单元数目: 31 250 ÷ 62.5 = 500。
检查: 500 × 62.5 = 31 250。
要留意的错误
常见的失误是在重复单元里保留双键。
错误的重复单元: 把聚乙烯写成 [-CH=CH-]n。
双键已在形成链时用掉了,而且少了两个氢。
纠正:重复单元之间的链全是单键。丙烯还有另一种失误:把甲基放进主链里,而不是作为侧基挂在链上。数一数单体和重复单元中的碳,确认两者相符。
自我检测
1. 画出四氟乙烯 CF₂=CF₂ 的重复单元。
显示答案
[-CF₂-CF₂-]n。双键打开,两个碳各保留自己的两个氟原子。
2. 求重复单元为 [-CH₂-CH(CH₃)-] 的聚合物的单体。
显示答案
丙烯,CH₃-CH=CH₂。把双键画回两个主链碳之间。
3. 一个聚乙烯分子的相对分子质量是 14 000。有多少个重复单元?
显示答案
重复单元 C₂H₄ 的 Mr 是 28。14 000 ÷ 28 = 500。检查:500 × 28 = 14 000。
接下来学什么
如果想比较另一种连接方式,请回到酯的形成,然后用有机反应练习检验整个单元。物质的量与方程式比例辅导器有助于相对质量的计算。
聚合物题目常要求你把画图、命名和简短计算结合起来。我们的老师在线上一对一化学补习中练习的就是这种结合。