Giải Hóa học 12 trang 55

🔍 Kiến thức cần nhớ

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Phản ứng cắt mạch polymer

• Polymer có thể bị phân cắt thành monomer bởi nhiệt, tác nhân hóa học, sinh học
• Ví dụ: Polystyrene → styrene; Polyamide → amino acid; Tinh bột/cellulose → glucose

2. Phản ứng tăng mạch polymer

• Khi có điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác), các mạch polymer có thể nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới
• Ví dụ: Lưu hóa cao su (tạo cầu nối disulfide -S-S-)

3. Phản ứng giữ nguyên mạch polymer

• Polymer tham gia phản ứng hóa học mà không làm thay đổi chiều dài mạch
• Ví dụ: Poly(vinyl acetate) tác dụng với NaOH

IV. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP

1. Phương pháp trùng hợp

• Kết hợp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành phân tử có phân tử khối lớn
• Monomer tham gia: CH₂=CHR hoặc vòng như caprolactam

2. Phương pháp trùng ngưng

• Kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) thành phân tử lớn (polymer) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thường là nước)
• Monomer phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng
• Ví dụ: Nylon-6,6 từ adipic acid và hexamethylenediamine

---

⚙️ Bài tập

Câu 3

Đề bài: Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau:

• a) Thủy phân hoàn toàn poly(methyl methacrylate) trong môi trường base.
• b) Thủy phân hoàn toàn nylon-6,6 trong môi trường acid.

Cách 1 — Phương pháp phân tích cấu trúc polymer

a) Thủy phân poly(methyl methacrylate) trong môi trường base

Bước 1: Xác định cấu trúc poly(methyl methacrylate) - PMMA

PMMA có công thức: —(—CH₂—C(CH₃)(COOCH₃)—)ₙ—

Bước 2: Phân tích nhóm chức

PMMA chứa nhóm este —COOCH₃ trong mỗi mắt xích

Bước 3: Viết phương trình thủy phân trong môi trường base

Trong môi trường base (NaOH), este bị thủy phân tạo muối và ancol:

—(—CH₂—C(CH₃)(COOCH₃)—)ₙ— + nNaOH → —(—CH₂—C(CH₃)(COONa)—)ₙ— + nCH₃OH

Hoặc viết đầy đủ hơn:

[—CH₂—C(CH₃)(COOCH₃)—]ₙ + nNaOH → [—CH₂—C(CH₃)(COONa)—]ₙ + nCH₃OH
                                    (muối sodium của poly(methacrylic acid))  (methanol)

b) Thủy phân nylon-6,6 trong môi trường acid

Bước 1: Xác định cấu trúc nylon-6,6

Nylon-6,6 có công thức: —[—NH—(CH₂)₆—NH—CO—(CH₂)₄—CO—]ₙ—

Bước 2: Phân tích liên kết

Nylon-6,6 chứa liên kết amide (—CO—NH—)

Bước 3: Viết phương trình thủy phân trong môi trường acid

Trong môi trường acid (H₂SO₄, HCl), liên kết amide bị thủy phân tạo acid và amine (dạng muối):

—[—NH—(CH₂)₆—NH—CO—(CH₂)₄—CO—]ₙ— + 2nH₂O + 2nHCl 
    → nH₃N⁺—(CH₂)₆—NH₃⁺ · 2Cl⁻ + nHOOC—(CH₂)₄—COOH
       (hexamethylenediamine dihydrochloride)  (adipic acid)

Hoặc viết gọn hơn:

Nylon-6,6 + H₂O --H⁺, t°--> H₂N—(CH₂)₆—NH₂ + HOOC—(CH₂)₄—COOH
                              (hexamethylenediamine)  (adipic acid)

Cách 2 — Phương pháp nhớ quy tắc thủy phân

Quy tắc chung:

• Thủy phân este trong base: Tạo muối của acid + ancol
• Thủy phân amide trong acid: Tạo acid + muối ammonium của amine

a) PMMA + NaOH:

Mỗi mắt xích có 1 nhóm este → cần 1 NaOH

[—CH₂—C(CH₃)(COOCH₃)—]ₙ + nNaOH → [—CH₂—C(CH₃)(COONa)—]ₙ + nCH₃OH

b) Nylon-6,6 + H₂O/H⁺:

Mỗi mắt xích có 2 liên kết amide → cần 2 H₂O để cắt

[—NH—(CH₂)₆—NH—CO—(CH₂)₄—CO—]ₙ + 2nH₂O 
    → nH₂N—(CH₂)₆—NH₂ + nHOOC—(CH₂)₄—COOH

💡 Mẹo nhớ: - Base + este = muối + ancol (phản ứng xà phòng hóa) - Acid + amide = acid + amine (thủy phân polyamide) - Số mol H₂O = số liên kết cần cắt trong 1 mắt xích × n

⚠️ Lưu ý thi: - Phải ghi rõ điều kiện phản ứng (NaOH, H⁺, t°) - Với môi trường acid mạnh, amine tạo thành dạng muối (—NH₃⁺Cl⁻) - Đếm chính xác số nguyên tử C trong mạch để viết đúng công thức sản phẩm

---

Câu 4

Đề bài: Hộp xốp đựng thực phẩm chế biến sẵn thường làm bằng polystyrene. Hãy tìm hiểu và cho biết có nên sử dụng các hộp này để đựng thức ăn nóng hoặc cho hộp vào lò vi sóng để hâm nóng thức ăn hay không. Tại sao?

Cách 1 — Phân tích tính chất hóa học và vật lý

Bước 1: Tính chất của polystyrene (PS)

• Polystyrene là polymer nhiệt dẻo, có nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) khoảng 95-100°C
• Ở nhiệt độ cao, PS có thể:
• Mềm hóa, biến dạng
• Giải phóng monomer styrene (độc hại)
• Giải phóng các chất phụ gia (chất hóa dẻo, chất ổn định)

Bước 2: Phân tích nguy cơ

Với thức ăn nóng (70-100°C):

• Nhiệt độ gần hoặc đạt Tg của PS
• Styrene monomer có thể di chuyển vào thức ăn
• Styrene được IARC xếp vào nhóm 2B (có thể gây ung thư)

Với lò vi sóng:

• Sóng vi ba tạo nhiệt không đều, có điểm nóng cục bộ >100°C
• PS có thể nóng chảy, biến dạng
• Nguy cơ giải phóng styrene và chất phụ gia cao hơn

Bước 3: Kết luận

KHÔNG NÊN sử dụng hộp xốp PS để:

• Đựng thức ăn nóng (>70°C)
• Cho vào lò vi sóng

Lý do:

1. Nguy cơ giải phóng styrene monomer độc hại vào thức ăn
2. Hộp có thể mềm, biến dạng, gây bất tiện
3. Các chất phụ gia có thể di chuyển vào thức ăn

Khuyến nghị:

• Chỉ dùng hộp PS cho thức ăn nguội hoặc ở nhiệt độ phòng
• Dùng hộp thủy tinh, sứ, hoặc nhựa chịu nhiệt (PP, CPET) cho thức ăn nóng và lò vi sóng

Cách 2 — Tiếp cận thực tế và quy định

Phân tích thực tế:

1. Quan sát hiện tượng:

• Hộp xốp PS để thức ăn nóng thường bị mềm, co rút
• Có mùi nhựa đặc trưng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao
• Hộp có thể bị biến dạng trong lò vi sóng

2. Cơ sở khoa học:

• Styrene (C₆H₅—CH=CH₂) là monomer của PS
• Ở nhiệt độ cao, liên kết trong polymer yếu đi → styrene thoát ra
• Styrene tan trong chất béo → dễ di chuyển vào thức ăn nhiều dầu mỡ

3. Quy định và cảnh báo:

• Nhiều quốc gia khuyến cáo hạn chế dùng PS cho thức ăn nóng
• Trên hộp thường có ký hiệu cảnh báo không dùng lò vi sóng
• FDA (Mỹ) khuyến cáo chỉ dùng PS cho thức ăn nguội

Kết luận:

KHÔNG nên sử dụng vì:

1. Sức khỏe: Styrene có thể gây hại cho gan, thần kinh, nguy cơ ung thư
2. An toàn: Hộp biến dạng có thể làm đổ thức ăn, gây bỏng
3. Chất lượng: Thức ăn có thể bị ảnh hưởng mùi vị

Thay thế an toàn:

• Thủy tinh chịu nhiệt
• Sứ, gốm
• Nhựa PP (polypropylene) - có ký hiệu ♷ hoặc số 5
• Nhựa CPET (crystalline PET) - chịu nhiệt cao

💡 Mẹo nhớ: "PS - Polystyrene = Plastic Styrene = Problem with Steam (hơi nóng)" - PS chỉ dùng cho đồ nguội - Nhiệt độ cao → styrene thoát ra → độc hại

⚠️ Lưu ý thi: - Câu hỏi mở, cần lập luận logic có căn cứ khoa học - Nêu rõ: tính chất polymer → nguy cơ → kết luận → khuyến nghị - Liên hệ thực tế: quan sát hiện tượng hộp xốp gặp nhiệt - Nhấn mạnh khía cạnh sức khỏe và an toàn thực phẩm

---

Câu 5

Đề bài: Cho các polymer sau: PS; nylon-6,6; PVC. Polymer nào được điều chế bằng phản ứng trùng hợp? Polymer nào được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng?

Cách 1 — Phân tích cấu trúc monomer

Bước 1: Xác định monomer của từng polymer

PS (Polystyrene):

• Monomer: styrene (C₆H₅—CH=CH₂)
• Có liên kết đôi C=C

Nylon-6,6:

• Monomer: adipic acid (HOOC—(CH₂)₄—COOH) + hexamethylenediamine (H₂N—(CH₂)₆—NH₂)
• Có nhóm chức —COOH và —NH₂

PVC (Polyvinyl chloride):

• Monomer: vinyl chloride (CH₂=CH—Cl)
• Có liên kết đôi C=C

Bước 2: Áp dụng quy tắc phân loại

Phản ứng trùng hợp:

• Monomer có liên kết bội (C=C, C≡C) hoặc vòng căng
• Không giải phóng phân tử nhỏ

→ PS và PVC được điều chế bằng phản ứng trùng hợp

Phản ứng trùng ngưng:

• Monomer có ≥2 nhóm chức phản ứng (—OH, —COOH, —NH₂)
• Giải phóng phân tử nhỏ (H₂O, HCl, NH₃,...)

→ Nylon-6,6 được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng

Bước 3: Viết phương trình minh họa

PS (trùng hợp):

nC₆H₅—CH=CH₂ --xt, t°, p--> (—CH₂—CH(C₆H₅)—)ₙ
   styrene                      polystyrene

PVC (trùng hợp):

nCH₂=CH—Cl --xt, t°, p--> (—CH₂—CHCl—)ₙ
  vinyl chloride              PVC

Nylon-6,6 (trùng ngưng):

nHOOC—(CH₂)₄—COOH + nH₂N—(CH₂)₆—NH₂ --t°--> 
    [—CO—(CH₂)₄—CO—NH—(CH₂)₆—NH—]ₙ + 2nH₂O
                nylon-6,6

Cách 2 — Phương pháp nhận biết nhanh

Quy tắc nhanh:

Trùng hợp: Monomer có C=C hoặc vòng

Trùng ngưng: Monomer có 2 nhóm chức khác nhau

Áp dụng:

Đáp án:

✅ Phản ứng trùng hợp: PS, PVC

✅ Phản ứng trùng ngưng: Nylon-6,6

💡 Mẹo nhớ: "C=C → Cộng (trùng hợp)" "2 chức → Ngưng (trùng ngưng)" Hoặc nhớ: - Vinyl (CH₂=CH—R) → Trùng hợp (PS, PVC, PE, PP,...) - Polyamide, Polyester → Trùng ngưng (Nylon, PET,...)

⚠️ Lưu ý thi: - Phân biệt rõ 2 phương pháp dựa vào cấu trúc monomer - Nylon-6,6 cần 2 loại monomer khác nhau (diacid + diamine) - PS và PVC chỉ cần 1 loại monomer (có C=C) - Trùng ngưng luôn giải phóng phân tử nhỏ (thường là H₂O)

---

🎯 Ghi nhớ: Tính chất hóa học polymer: 1. Cắt mạch: Nhiệt phân, thủy phân → monomer 2. Tăng mạch: Lưu hóa (cao su), tạo mạng lưới 3. Giữ nguyên mạch: Phản ứng nhóm chức (este, amide,...) Phương pháp tổng hợp: - Trùng hợp: Monomer có C=C hoặc vòng → Polymer (không mất phân tử nhỏ) - Trùng ngưng: Monomer có ≥2 nhóm chức → Polymer + phân tử nhỏ (H₂O, HCl,...) An toàn thực phẩm: - PS (polystyrene) KHÔNG dùng cho thức ăn nóng và lò vi sóng - Nguy cơ giải phóng styrene độc hại - Dùng thủy tinh, sứ, hoặc nhựa PP, CPET cho thức ăn nóng