Полимерийн тодорхойлолт ба бүтцийн талаарх жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг
Полимерүүд нь мономер гэгддэг давтагдах нэгжүүдээс бүрдсэн макромолекулын нэгдлүүд юм. Химийн салбарт полимерүүд нь хуванцар болон нэхмэлийн үйлдвэрээс эхлээд биоанагаах ухаан хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нийтлэлд полимерүүдийн тодорхойлолт болон тэдгээрийн бүтцийн талаар хэлэлцэхээс гадна энэхүү ойлголтын талаарх бидний ойлголтыг гүнзгийрүүлэх хэд хэдэн жишээ асуудал, шийдлүүдийг өгөх болно.
Полимерүүдийг ойлгох нь
Полимер гэдэг үг нь "поли" буюу олон гэсэн утгатай, "мер" буюу нэгж буюу хэсэг гэсэн утгатай үгсээс гаралтай. Тиймээс шууд утгаараа полимер гэдэг нь мономер гэж нэрлэгддэг олон жижиг нэгжээс бүрдсэн том молекул юм. Эдгээр мономерууд полимержих урвалаар нэгдэж урт гинжин бүтэц үүсгэдэг.
Байгалийн болон синтетик полимерүүдийн жишээ:
1. Байгалийн полимерүүд:
– Целлюлоз: Ургамлын эсийн хананд байдаг глюкозын мономеруудаас бүрдэнэ.
– Уураг: Амин хүчлүүдээс мономер хэлбэрээр бүрддэг.
– Байгалийн резин: Изопрен полимерээр хийгдсэн.
2. Синтетик полимерүүд:
– Полиэтилен (PE): Гялгар уут үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
– Полипропилен (PP): Төрөл бүрийн хуванцар сав, гэр ахуйн эд зүйлсэд ашигладаг.
– Поливинил хлорид (PVC): Хоолой болон эмнэлгийн хэрэгслийн материал.
Полимер бүтэц
Бүтцийн хувьд полимерүүдийг хэлбэр болон гинжин хэлхээний зохион байгуулалтаас нь хамааран хэд хэдэн төрөлд хувааж болно. Полимер бүтцийн төрлүүдийг дор дурдав:
1. Шугаман бүтэц:
– Шугаман бүтэцтэй полимерүүд нь хоорондоо холбогдсон мономеруудын урт, шулуун гинжтэй байдаг. Жишээ нь полиэтилен ба полистирол юм.
2. Салбарын бүтэц:
– Салаалсан полимерүүд нь гол гинжнээс богино мөчир гарч ирдэг гол гинжтэй байдаг. Үүний нэг жишээ бол салаалсан полипропилен юм.
3. Сүлжээний бүтэц (хөндлөн холбоос):
– Эдгээр полимерүүд нь гурван хэмжээст сүлжээ үүсгэхийн тулд хоорондоо холбогдсон гинжтэй байдаг. Жишээ нь эпокси давирхай болон бакелит орно.
4. Блок сополимерийн бүтэц:
– Полимер гинжин хэлхээний дагуу тодорхой блок үүсгэдэг, эмх цэгцтэй байрлуулсан хоёр ба түүнээс дээш төрлийн мономероос бүрдэнэ. Жишээ нь SBS (стирол-бутадиен-стирол) юм.
Жишээ асуултууд болон хэлэлцүүлэг
Полимерүүдийн утга учир, бүтцийг илүү сайн ойлгохын тулд зарим жишээ асуултууд болон тэдгээрийн хэлэлцүүлгийг энд оруулав.
Асуулт 1:
Асуулт: Термопластик ба термосет полимерүүдийн хоорондох гурван үндсэн ялгааг нэрлэнэ үү!
Хэлэлцүүлэг:
- Термопластик:
– Халах үед хайлж, хөргөх үед хатуурч болох бөгөөд энэ процессыг олон удаа давтаж болно.
– Молекулын бүтэц нь шугаман эсвэл бага зэрэг салаалсан байдаг.
– Жишээ нь: Полиэтилен (PE), Полипропилен (PP).
– Термосет:
– Халаахад эргэлт буцалтгүй химийн өөрчлөлтөд ордог бөгөөд эхний халалт нь тэдгээрийг хатууруулдаг боловч дараа нь дахин хайлуулж чадахгүй.
– Өөрчлөгдөхгүй гурван хэмжээст сүлжээний бүтэцтэй.
– Жишээ нь: Эпокси давирхай, бакелит.
Асуулт 2:
Асуулт: Полимерийн дундаж молекул жин (Mn) ба жингийн дундаж молекул жин (Mw)-г хэрхэн тодорхойлох вэ?
Хэлэлцүүлэг:
– Дундаж молекул жингийн тоо (Mn):
– Mn = Σ(Ni Mi) / ΣNi
– Энд Ni нь Mi молекул жинтэй молекулуудын тоо юм.
– Жин Дундаж Молекул Жин (Mw):
– Mw = Σ(Ni Mi^2) / Σ(Ni Mi)
– Mw нь өндөр молекул жинтэй молекулуудад илүү их жин өгдөг бөгөөд ерөнхийдөө Mn-ээс их байдаг.
Асуулт 3:
Асуулт: Дараах мэдэгдлээс полимерийн төрлийг тодорхойлно уу: “Энэ полимер нь этилений давтагдах нэгжүүдээс бүрдэх үндсэн бүтэцтэй бөгөөд илүү уян хатан шинж чанартай.”
Хэлэлцүүлэг:
– Полимер нь давтагдсан этилен нэгжээс бүрдэх бөгөөд уян хатан шинж чанартай гэсэн мэдэгдэлд үндэслэн полимер нь полиэтилен (PE) байх магадлалтай.
Асуулт 4:
Асуулт: Нэмэлт полимержилт ба конденсацийн полимержилтийн процессуудыг жишээ болгон тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
– Нэмэлт полимержилт:
– Давхар холбоо бүхий мономерууд (жишээлбэл, алкенүүд) нь дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэхгүйгээр бие биетэйгээ нэгдэх үйл явц.
– Жишээ: Этиленээс гаргаж авсан полиэтилен.
– n(C2H4) → [-CH2-CH2-]n
– Конденсацийн полимержилт:
– Хоёр өөр функциональ бүлэгтэй хоёр ба түүнээс дээш мономер урвалд орж, полимер үүсгэж, ус эсвэл метанол зэрэг дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэдэг процесс.
– Жишээ: Гексаметилендиамин ба адипины хүчлээс гаргаж авсан нейлон-6,6.
– H2N-(CH2)6-NH2 + HOOC-(CH2)4-COOH → [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n + 2nH2O
Асуулт 5:
Асуулт: Полимержилтийн үед региоспецифик чанар гэж юу гэсэн үг вэ, энэ нь полимерийн бүтцэд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Хэлэлцүүлэг:
– Бүс нутгийн онцлог:
– Региоспетик чанар гэдэг нь мономерууд гинжин хэлхээнд нэгдэж, химийн холбооны бүтцийг тодорхойлдог тогтмол байдлыг хэлнэ.
– Полимерүүд нь изотактик бүтэцтэй (бүх орлуулагчид гинжин хэлхээний нэг талд байрладаг), синдиотактик (орлуулагчид байрлалаараа ээлжлэн оршдог) эсвэл атактик (орлуулагчид санамсаргүй байдлаар тархсан) байж болно.
– Жишээ: Полипропиленийг изотактик PP, синдиотактик PP, эсвэл атактик PP хэлбэрээр үүсгэж болох бөгөөд энэ нь түүний талст чанар болон хайлах цэг зэрэг физик шинж чанарт нөлөөлдөг.
Дүгнэлт
Полимерүүд нь мономерын төрөл болон полимер гинжин хэлхээнд хэрхэн байрлаж байгаагаас хамааран олон төрлийн бүтэц, шинж чанартай байдаг. Полимерүүдийн бүтэц, бүтцийг ойлгох, түүнчлэн тэдгээрийг хэрхэн нийлэгжүүлдэгийг ойлгох нь тэдгээрийг үйлдвэрлэл, технологид хэрэглэхэд гол түлхүүр юм. Өгсөн дасгал, хэлэлцүүлэг нь полимер химийн чухал үндсэн ойлголтуудыг бататгахад тусалдаг. Сайн ойлголттой бол бид полимерүүдийг ирээдүйд янз бүрийн шинэлэг хэрэглээнд ашиглаж болно.
