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Polymerisation

A-Level Chemistry · ⁨A-Level 화학⁩ · Topic 20 · ⁨주제 20⁩

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7:24

중합反应

주변을 둘러보십시오. 음료수 컵, 쇼핑백, 플라스틱 포장지. 이 세 가지는 모두 같은 종류의 물질로 만들어졌습니다: 수십…에 달하는 사슬 형태의 거대한 분자 하나입니다.

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨영어 내레이션 · 영어 + 중국어 자막 burned-in⁩

20.1

Addition polymerisation · ⁨부가 중합⁩

Syllabus
English
  1. describe addition polymerisation as exemplified by poly(ethene) and poly(chloroethene), PVC
  2. deduce the repeat unit of an addition polymer obtained from a given monomer
  3. identify the monomer(s) present in a given section of an addition polymer molecule
  4. recognise the difficulty of the disposal of poly(alkene)s, i.e. non-biodegradability and harmful combustion products
한국어
  1. 폴리에틸렌(poly(ethene)) 및 **폴리클로로에틸렌(PVC, poly(chloroethene))**을 예로 들어 **첨가 중聚合(addition polymerisation)**을 설명하시오.
  2. 주어진 **모노머(monomer)**로부터 얻어지는 첨가 중합체의 **반복 단위(repeat unit)**를 추론하시오.
  3. 주어진 첨가 중합체 분자의 일부분에 존재하는 모노머를 식별하시오.
  4. **폴리알켄(poly(alkene))**의 폐기 난이성을 인지하시오, 즉 생분해 불가능성(non-biodegradability) 및 유해한 연소 산출물.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

English

In addition polymerisation 加成聚合, many small molecules join into one very long chain, with no other product made.

Each small molecule is a monomer 单体. It must be unsaturated — it has a C=C double bond. The double bond opens up so that the monomers can link together. The long chain that forms is the polymer 聚合物.

Repeat units

The repeat unit 重复单元 is the small part that is copied again and again along the chain. To find it, take the monomer, change the C=C to a single C–C, and draw bonds going out at each end.

  • poly(ethene) 聚乙烯 is made from ethene:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CH}_2)_n-$$
  • poly(chloroethene) 聚氯乙烯 (PVC) is made from chloroethene:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CHCl} \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CHCl})_n-$$

Finding the monomer

To go the other way, look at one repeat unit of the polymer, and put the C=C double bond back in. That gives you the monomer.

Worked example. A polymer has the repeat unit $-(\text{CH}_2{-}\text{CH}(\text{CH}_3))_n-$. Identify the monomer and name the polymer. Reverse the rule you used to build it: rub out the bonds sticking out at each end, and turn the single C-C in the backbone back into a C=C. That gives $\text{CH}_2{=}\text{CH}(\text{CH}_3)$, which is propene - so the polymer is poly(propene). Two checks catch most errors: the monomer must have the same molecular formula as the repeat unit (addition polymerisation adds nothing and loses nothing), and the double bond goes back into the backbone, never into the side group.

한국어

부가 중합에서는 작은 분자들이 여러 개 모여 하나의 매우 긴 사슬을 형성하며, 다른 생성물은生成되지 않습니다.

각 작은 분자는 **单体(monomer)**입니다. 불포화이어야 합니다 — C=C 이중 결합을 가지고 있습니다. 이중 결합이 열려서 단량체들이 서로 연결될 수 있습니다. 형성되는 긴 사슬은 **폴리머(polymer)**입니다.

여러 에틸렌 단량체들, 각각 C=C 이중 결합을 가지고 있으며, 이중 결합이 열려 끝이 이어져 하나의 긴 단일 결합 폴리머 사슬을 형성함
각 단량체의 이중 결합이 열리고, 단량체들이 끝이 이어져 하나의 긴 사슬을 형성합니다 — 다른 생성물은 없습니다
자를 옆에 놓인 몇 밀리미터 크기의 작고 투명한 폴리에틸렌 입자 덩어리
일반적인 부가 중합체인 폴리에틸렌은 직경 몇 밀리미터의 작은 입자 형태로 공급되며, 이들은 나중에 녹여 병, 봉투 및 기타 제품으로 성형됩니다

반복 단위

**반복 단위(repeat unit)**는 사슬 전체에 걸쳐 반복적으로 복사되는 작은 부분입니다. 이를 찾으려면 단량체를 가져오어 C=C를 단일 C–C 결합으로 바꾸고 양 끝에 outward-facing bonds를 그리십시오.

  • 폴리에틸렌은 에틸렌으로制备됩니다:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CH}_2)_n-$$
  • **폴리클로로에틸렌(PVC)**은 클로로에틸렌으로制备됩니다:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CHCl} \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CHCl})_n-$$
왼쪽에는 이중 결합이 있는 클로로에틸렌, 오른쪽에括弧内의 PVC 반복 단위가 있으며, C=C를 열고 다시放回하는 화살표가 있음
반복 단위 찾기: 단량체의 C=C를 단일 결합으로 바꾸고 양 끝에 bond를 그립니다; 역으로 적용하면 단량체를 찾을 수 있습니다

단량체 찾기

반대로 가는的方法是 폴리머의 반복 단위 하나를 보고 C=C 이중 결합을 다시 넣습니다. 그러면 단량체가 됩니다.

**풀이 예제.**某polymer의 반복 단위는 $-(\text{CH}_2{-}\text{CH}(\text{CH}_3))_n-$입니다. 단량체를 식별하고 폴리머의 이름을 붙이십시오. 생성하는 데 사용한 규칙을 역으로 적용하십시오: 양 끝에 protruding bonds를 지우고, 주사 backbone 내의 단일 C-C 결합을 C=C로 되돌립니다. 그러면 $\text{CH}_2{=}\text{CH}(\text{CH}_3)$이 되어, 이는 프로펜이므로 해당 폴리머는 폴리프로펜입니다. 두 가지 검증이 대부분의 오류를 잡습니다: 단량체는 반복 단위와 동일한 분자식을 가져야 함(부가 중합은何も添加하지 않고 nothing to lose), 그리고 이중 결합은 사이드 그룹이 아닌 backbone으로 되돌아가야 합니다.

Explore · ⁨탐색하기⁩

Addition polymerisation route · ⁨첨가 중합 경로⁩

Watch alkene monomers join by opening their double bonds. · ⁨알켄 단량체가 이중 결합을 열며 결합하는 과정을 관찰하십시오.⁩

Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
English 한국어
addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ 가중중합
monomer/ˈmɒnəʊmə/ 단량체
polymer/ˈpɒlɪmə/ 고분자
repeat unit/rɪˈpiːt ˈjuːnɪt/ 반복 단위
poly(ethene)/ˈpɒlɪ/ poly(ethene)
poly(chloroethene)/ˈpɒlɪ/ poly(chloroethene)
non-biodegradable/nɒn ˌbaɪəʊdɪˈɡreɪdəbl/ 생분해 불가성
combustion/kəmˈbʌstʃn/ 연소
20.1

The problem of disposal · ⁨폐기 문제⁩

English

Poly(alkene)s are very hard to get rid of:

  • they are non-biodegradable 不可生物降解 — microbes cannot break them down, so they stay in the ground for a very long time.
  • their combustion 燃烧 (burning) can release harmful gases. For example, burning PVC gives off toxic hydrogen chloride.
한국어

폴리알켄(poly(alkene))은 제거하기 매우 어렵습니다:

  • 이들은 생분해성이 아닙니다. 즉, 미생물이 분해할 수 없어 매우 오랜 시간 동안 토양에 남습니다.
  • 연소(타는 것) 시 유해 가스를 방출할 수 있습니다. 예를 들어 PVC를 연소하면 독성 염화수소가 발생합니다.
비치에 밀려온 플라스틱 폐기물
대부분의 첨가 중합체는 생분해성이 아니므로 환경에서 폐기물로 축적됩니다
폴리알켄 폐기로 인한 두 가지 문제: 매립지 내 생분해성 폐기물 잔류 및 PVC 연소 시 독성 HCl 방출을 보여주는 도식도
폴리알켄 폐기는 처리하기 어렵습니다. 생분해성이 없으며, PVC 연소 시 독성 염화수소를 방출하기 때문입니다.
20.1

Exam tips · ⁨시험 팁⁩

English
  • Draw the repeat unit in brackets with the two bonds crossing them and $n$ outside; keep the backbone carbons.
  • Deduce the monomer from a polymer (and vice versa) — a very common question.
  • Addition polymers are inert and non-biodegradable — link to landfill, recycling and incineration issues.
  • Do not confuse with condensation (no small molecule is lost in addition polymerisation).
한국어
  • **반복 단위(repeat unit)**를 괄호 안에 그릴 때 두 결합이 괄호를 가로지르게 하고 $n$를 바깥쪽에 배치합니다. 주쇄 탄소는 유지합니다.
  • 중합체로부터 단량체를 추론하고(또는 그 반대로) — 매우 빈번한 출제 유형입니다.
  • 첨가 중합체는 불활성이고 생분해성이 없습니다. 매립, 재활용 및 소각 관련 이슈와 연결되어 생각해야 합니다.
  • 탈수 중합(condensation polymerisation)과 혼동하지 마십시오. (첨가 중합에서는 작은 분자가 손실되지 않습니다.)

Interactive lessons on this topic · ⁨이 주제에 대한 인터랙티브 수업⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨즉시 체크 기능 exercises를 통해 단계별로 진행하세요.⁩

Past Papers · ⁨과거 시험지⁩

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