Конденсацийн полимержилтийн талаарх жишээ асуултууд
Конденсацийн полимержилт нь ус, метанол эсвэл HCl зэрэг жижиг молекулуудыг устгах замаар мономеруудыг холбосноор полимер үүсгэдэг полимержилтийн урвалын нэг төрөл юм. Энэ процесс нь өдөр тутмын амьдралд хэрэглэгддэг янз бүрийн полимер материалын нийлэгжилтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нийтлэлд бид энэ ойлголтын талаарх ойлголтоо гүнзгийрүүлэхийн тулд жишээнүүдийг судалж, конденсацийн полимержилтийн талаар хэлэлцэх болно.
Конденсацийн полимержилтийн танилцуулга
Асуултуудыг гүнзгийрүүлэн судлахаасаа өмнө конденсацийн полимержилтийг нарийвчлан авч үзье. Конденсацийн полимержилт гэдэг нь функциональ бүлэг агуулсан хоёр ба түүнээс дээш мономерын урвалаар полимер үүсэх үйл явц бөгөөд ихэвчлэн ус зэрэг жижиг молекулуудыг дайвар бүтээгдэхүүн болгон устгах замаар явагддаг. Үүссэн полимер нь мономеруудаас хамаагүй өндөр молекул жинтэй байдаг. Конденсацийн полимержилтийн нийтлэг жишээ бол полиэстр ба полиамид үүсэх явдал юм.
Конденсацийн полимержилтээс гарсан полимерүүдийн жишээнүүд
1. Полиэфир: Терефталийн хүчил (бензол-дикарбоксилат)-ийг этилен гликолтой урвалд оруулснаар үүссэн. Жишээ бүтээгдэхүүн: ПЭТ (полиэтилен терефталат).
2. Полиамид (Нейлон): Адипины хүчлийг гексаметилен диаминтай урвалд оруулснаар үүссэн. Жишээ бүтээгдэхүүн: Нейлон-66.
3. Поликарбонат: Бисфенол А ба фосгенийн хоорондох урвалаас үүсдэг.
Конденсацийн полимержилтийн талаарх жишээ асуултууд
Конденсацийн полимержих үйл явцыг ойлгоход туслах зарим жишээ асуулт, хэлэлцүүлгийг доор харуулав.
Асуулт 1: Полиэстер үүсэх
Асуулт: Этилен гликол ба терефталийн хүчилээс полиэстр үүсэх урвалыг тайлбарлана уу. Үүссэн полимерийн бүтцийг зурж, полимерийн хамгийн жижиг хэсгийн харьцангуй молекул массыг тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Полиэстер нь этилен гликол (CH₂OH-CH₂OH) ба терефталийн хүчил (C₆H₄(COOH)₂)-ийн хоорондох конденсацийн урвалаар үүсдэг.
Энэ үүсэх урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.
\[ n \, (\text{CH}_2\text{OH-CH}_2\text{OH}) + n \, (\text{C}_6\text{H}_4(\text{COOH})_2) \rightarrow (\text{O}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{COO}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{O})_n + 2n\, \text{H}_2\text{O} \]
Энэхүү полиэстер үүсэх нь усыг дайвар бүтээгдэхүүн болгон үүсгэдэг. Полиэстерийн үндсэн бүтцийг тодорхойлохын тулд бид полимер гинжин хэлхээний давтагдах хэсгийг харах хэрэгтэй.
ПЭТ (полиэтилен терефталат)-ийн үндсэн бүтэц:
\[
\text{-O-}\text{C}_6\text{H}_4\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_2\text{-}
\]
Полиэстерийн хамгийн жижиг нэгжийн харьцангуй молекул массыг дараах байдлаар тооцоолж болно.
– -CH₂-CH₂-O- (H₂O агуулаагүй этилен гликол)-ийн молекул масс: 60 г/моль
– -COO- (эфирийн бүлэг)-ийн молекул масс: 44 г/моль
– C₆H₄-ийн молекул масс (H₂Oгүй бензол): 76 г/моль
Хамгийн жижиг хэсгүүдийн молекул массын нийлбэр:
\[
60 + 44 + 76 = 180 \, \text{г/моль}
\]
Асуулт 2: Полиамидын үүсэл (Нейлон-6,6)
Асуулт: Адипийн хүчил ба гексаметилен диамины конденсацийн полимержилтийн урвалаар Nylon-6,6 үүсгэх процессыг тайлбарлана уу. Nylon-6,6-ийн үндсэн нэгжийн бүтцийг оруулаад хамгийн бага нэгжийн харьцангуй молекул массыг тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Нейлон-6,6 нь адипины хүчил (HOOC-(CH₂)₄-COOH) ба гексаметилен диамин (H₂N-(CH₂)₆-NH₂) хоорондох конденсацийн урвалаас үүсдэг.
Үүсэх урвал нь:
\[ n \, (\text{HOOC-(CH}_2\text{)}_4\text{ -COOH}) + n \, (\text{H}_2\text{N-(CH}_2\text{)}_6\text{ -NH}_2) \баруун сум (\text{-NH-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH-CO-(CH}_2\text{)}_4\text{-CO-})_n + 2n \, \text{H}_2\text{O} \]
Nylon-6,6-ийн үндсэн бүтэц:
\[
\text{-NH-(CH}_2\text{)}_6\text{-NH-CO-(CH}_2\text{)}_4\text{-CO-}
\]
Хамгийн бага нэгжийн харьцангуй молекул масс:
– -NH-(CH₂)₆-NH- (гексаметилен диамин хасах H₂O)-ийн молекул масс: 114 г/моль
– -CO-(CH₂)₄-CO- (H₂O агуулаагүй адипины хүчил)-ийн молекул масс: 142 г/моль
Хамгийн жижиг хэсгүүдийн молекул массын нийлбэр:
\[
114 + 142 = 256 \, \text{г/моль}
\]
Асуулт 3: Поликарбонат
Асуулт: Бисфенол А ба фосгенийн урвалд поликарбонат хэрхэн үүсдэг вэ? Поликарбонатын үндсэн бүтцийг зурж, хамгийн бага нэгжийн харьцангуй молекул массыг тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Поликарбонат нь бисфенол А (C₁₅H₁₆O₂) ба фосген (COCl₂)-ийн хоорондох урвалаар үүсдэг.
Үүсэх урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.
n + 2n \, \text{HCl} \]
Поликарбонатын үндсэн бүтэц:
\[
\text{-O-CO-OC}_6\text{H}_4\text{C}(\text{CH}_3)_2\text{C}_6\text{H}_4\text{O}-
\]
Хамгийн бага нэгжийн харьцангуй молекул масс:
– C₆H₄-C(CH₃)₂-C₆H₄ (H₂O агуулаагүй бисфенол А)-ийн молекул масс: 224 г/моль
– -COO--ийн молекул масс: 28 г/моль
Хамгийн жижиг хэсгүүдийн молекул массын нийлбэр:
\[
224 + 28 = 252 \, \text{г/моль}
\]
Дүгнэлт
Энэ нийтлэлд бид конденсацийн полимержилтийн тухай ойлголтыг хэлэлцэж, энэ процессоор үүссэн зарим алдартай полимерүүдийн үндсэн урвал болон бүтцийг хамарсан болно. Жишээ, хэлэлцүүлгийг өгөх замаар энэхүү нийтлэл нь эдгээр урвал хэрхэн явагддаг, полимер гинжин хэлхээний хамгийн жижиг нэгжүүдийн харьцангуй молекул массыг хэрхэн тооцоолж болохыг тодруулахыг зорьж байна. Конденсацийн полимержилтийн талаар сайн ойлголттой байх нь чухал юм, учир нь энэ процессыг өвөрмөц шинж чанар, өргөн хүрээний хэрэглээтэй янз бүрийн материалыг бий болгоход үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг.
