Dæmi um spurningar um þéttingarfjölliðun
Þéttingarfjölliðun er tegund fjölliðunarviðbragða sem framleiðir fjölliður með því að tengja einliður með því að fjarlægja litlar sameindir, svo sem vatn, metanól eða HCl. Þetta ferli gegnir lykilhlutverki í myndun ýmissa fjölliðaefna sem notuð eru í daglegu lífi. Í þessari grein munum við skoða dæmi og ræða þéttingarfjölliðun til að dýpka skilning okkar á þessu hugtaki.
Inngangur að þéttingarpólýmerun
Áður en við förum nánar í spurningarnar skulum við skoða þéttingarfjölliðun nánar. Þétingarfjölliðun er ferlið við myndun fjölliða með efnahvarfi tveggja eða fleiri einliða sem innihalda virka hópa, venjulega með því að útrýma litlum sameindum eins og vatni sem aukaafurð. Fjölliðan sem myndast hefur mun hærri mólþyngd en einliðurnar. Algeng dæmi um þéttingarfjölliðun eru myndun pólýestera og pólýamíða.
Dæmi um fjölliður úr þéttifjölliðun
1. Pólýester: Myndast við efnahvarf tereftalsýru (bensen-díkarboxýlats) við etýlen glýkól. Dæmi um vöru: PET (pólýetýlen tereftalat).
2. Pólýamíð (nylon): Myndast við efnahvarf adípínsýru við hexametýlendíamín. Dæmi um afurð: Nylon-66.
3. Pólýkarbónat: Myndast við efnahvarf bisfenóls A og fosgens.
Dæmi um spurningar um þéttingarfjölliðun
Hér að neðan eru nokkur dæmi um spurningar og umræður sem geta hjálpað þér að skilja þéttingarfjölliðunarferlið.
Spurning 1: Myndun pólýesters
Spurning: Útskýrðu efnahvarfið sem myndar pólýester úr etýlen glýkóli og tereftalsýru. Teiknaðu byggingu fjölliðunnar sem myndast og reiknaðu hlutfallslegan mólmassa minnsta hluta fjölliðunnar.
Umræða:
Pólýester myndast við þéttingarviðbrögð milli etýlen glýkóls (CH₂OH-CH₂OH) og tereftalsýru (C₆H₄(COOH)₂).
Þessi myndunarviðbrögð má rita á eftirfarandi hátt:
[ n \, (\text{CH}_2\text{OH-CH}_2\text{OH}) + n \, (\text{C}_6\text{H}_4(\text{COOH})_2) \rightarrow (\text{O}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{COO}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{O})_n + 2n \, \text{H}_2\text{O} \]
Myndun þessa pólýesters framleiðir vatn sem aukaafurð. Til að ákvarða grunnbyggingu pólýesters þurfum við að skoða endurtekna hluta fjölliðukeðjunnar:
Grunnbygging PET (pólýetýlen tereftalat):
\[
\texti{-O-}\texti{C}_6\texti{H}_4\texti{-COO-CH}_2\texti{-CH}_2\texti{-}
\]
Hlutfallslegan mólmassa minnstu einingar pólýesters er hægt að reikna út á eftirfarandi hátt:
– Mólmassi -CH₂-CH₂-O- (etýlen glýkól án H₂O): 60 g/mól
– Mólmassi -COO- (esterhópur): 44 g/mól
– Mólmassi C₆H₄ (bensen án H₂O): 76 g/mól
Summa sameindamassa minnstu hlutanna:
\[
60 + 44 + 76 = 180 g/mól
\]
Spurning 2: Myndun pólýamíðs (nylon-6,6)
Spurning: Útskýrðu ferlið við myndun nylon-6,6 með þéttingarfjölliðunarviðbrögðum adipínsýru og hexametýlen díamíns. Teldu upp grunneiningarbyggingu nylon-6,6 og reiknaðu hlutfallslegan mólmassa minnstu einingarinnar.
Umræða:
Nylon-6,6 myndast við þéttingarviðbrögð milli adípínsýru (HOOC-(CH₂)₄-COOH) og hexametýlen díamíns (H₂N-(CH₂)₆-NH₂).
Myndunarviðbrögðin eru:
\[ n \, (\text{HOOC-(CH}_2\text{)}_4\text{ -COOH}) + n \, (\text{H}_2\text{N-(CH}_2\text{)}_6\text{ -NH}_2) \rightarrow (\text{-NH-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH}_\text{n}}_H__CO-) + 2n \, \text{H}_2\text{O} \]
Grunnbygging Nylon-6,6:
\[
\text{-NH-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH-CO-(CH}_2\text{)}_4\text{-CO-}
\]
Hlutfallslegur mólmassi minnstu einingarinnar:
– Mólmassi -NH-(CH₂)₆-NH- (hexametýlen díamín mínus H₂O): 114 g/mól
– Mólmassi -CO-(CH₂)₄-CO- (adípínsýru án H₂O): 142 g/mól
Summa sameindamassa minnstu hlutanna:
\[
114 + 142 = 256 g/mól
\]
Spurning 3: Pólýkarbónat
Spurning: Hvernig myndar bisfenól A og fosgen pólýkarbónat? Teiknaðu grunnbyggingu pólýkarbónats og reiknaðu hlutfallslegan mólmassa minnstu einingarinnar.
Umræða:
Pólýkarbónat myndast við efnahvarf bisfenóls A (C₁₅H₁₆O₂) og fosgens (COCl₂).
Myndunarviðbrögðin má rita sem:
n + 2n, HCl
Grunnbygging pólýkarbónats:
\[
\text{-O-CO-OC}_6\text{H}_4\text{C}(\text{CH}_3)_2\text{C}_6\text{H}_4\text{O}-
\]
Hlutfallslegur mólmassi minnstu einingarinnar:
– Mólmassi C₆H₄-C(CH₃)₂-C₆H₄ (bisfenól A án H₂O): 224 g/mól
– Mólmassi -COO-: 28 g/mól
Summa sameindamassa minnstu hlutanna:
\[
224 + 28 = 252 g/mól
\]
Niðurstaða
Í þessari grein höfum við fjallað um hugtakið þéttingarfjölliðun og fjallað um grunnviðbrögð og uppbyggingu nokkurra þekktra fjölliða sem framleidd eru með þessu ferli. Með því að veita dæmi og umræður miðar þessi grein að því að skýra hvernig þessi viðbrögð virka og hvernig við getum reiknað út hlutfallslegan mólmassa minnstu eininganna í fjölliðukeðju. Góð skilningur á þéttingarfjölliðun er nauðsynlegur þar sem þetta ferli er mikið notað í iðnaði til að búa til fjölbreytt efni með einstaka eiginleika og fjölbreytt notkunarsvið.
