Skip to content · ⁨Перейти к содержанию⁩

Polymerisation · ⁨Полимеризация⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level Химия⁩ · Topic 20 · ⁨Тема 20⁩

Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩
7:24

Полимеризация

Посмотрите вокруг себя. Стакан для напитков. Сумка для покупок. Пластиковая упаковка. Все три сделаны из одного и того же вещества: из одной огромной молекулы, цепи длиной в десятки…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)⁩

20.1

Addition polymerisation · ⁨Полимеризация присоединения⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩
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
Русский
  1. описывать полимеризацию присоединения на примере полиэтена и полихлорэтена, ПВХ
  2. выводить повторяющееся звено добавки полимера, полученного из данного мономера
  3. идентифицировать мономеры, присутствующие в данном участке молекулы добавочного полимера
  4. распознавать сложность утилизации поли(алкенов), т.е. небиоразлагаемость и вредные продукты горения

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

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.

Русский

При полимеризации присоединения множество малых молекул соединяются в одну очень длинную цепь без образования других продуктов.

Каждая малая молекула — это мономер. Он должен быть ненасыщенным — иметь двойную связь C=C. Двойная связь раскрывается, чтобы мономеры могли соединяться друг с другом. Образующаяся длинная цепь называется полимером.

Несколько мономеров этилена, каждый из которых имеет двойную связь C=C, раскрывает её и соединяется торцами в одну длинную полимерную цепь одинарных связей
Двойная связь каждого мономера раскрывается, и мономеры соединяются торцами в одну длинную цепь — без образования других продуктов
Кучка маленьких полупрозрачных гранул поли(этилен) рядом с линейкой, показывающей, что они имеют несколько миллиметров в диаметре
Поли(этилен), распространенный полимер присоединения, поставляется в виде крошечных гранул диаметром несколько миллиметров; их затем расплавляют и формуют в бутылки, пакеты и другие изделия

Повторяющееся звено

Повторяющееся звено — это небольшая часть, которая многократно копируется вдоль цепи. Чтобы найти его, возьмите мономер, замените C=C на одинарную C–C и нарисуйте связи, выходящие за пределы звена с обеих сторон.

  • поли(этилен) получают из этилена:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CH}_2 \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CH}_2)_n-$$
  • поли(хлорэтилен) (ПВХ) получают из хлорэтилена:
$$n\,\text{CH}_2{=}\text{CHCl} \rightarrow -(\text{CH}_2{-}\text{CHCl})_n-$$
Хлорэтилен с двойной связью слева и заключенное в скобки повторяющееся звено ПВХ справа, со стрелками для раскрытия C=C и его восстановления
Нахождение повторяющегося звена: замените C=C мономера на одинарную связь и нарисуйте связи outward с обеих сторон; выполните обратную операцию, чтобы найти мономер

Нахождение мономера

Чтобы сделать обратное, посмотрите на одно повторяющееся звено полимера и восстановите в нем двойную связь C=C. Это даст вам мономер.

Разобранное решение. Полимер имеет повторяющуюся единицу $-(\text{CH}_2{-}\text{CH}(\text{CH}_3))_n-$. Определите мономер и назовите полимер. Примените обратную логику того правила, которым он был синтезирован: удалите связи, торчащие на концах, и преобразуйте одинарную связь C-C в основной цепи обратно в двойную связь C=C. Это даст структуру $\text{CH}_2{=}\text{CH}(\text{CH}_3)$, которая является пропиленом — следовательно, полимер называется полипропилен. Два контроля помогут избежать большинства ошибок: мономер должен иметь ту же молекулярную формулу, что и повторяющаяся единица (при полимеризации присоединением ничего не добавляется и ничего не теряется), а двойная связь возвращается именно в основную цепь, а не в боковую группу.

Explore · ⁨Исследовать⁩

Addition polymerisation route · ⁨Маршрут аддитивной полимеризации⁩

Watch alkene monomers join by opening their double bonds. · ⁨Посмотрите, как мономеры алкенов соединяются, открывая свои двойные связи.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ полимеризация присоединения
monomer/ˈmɒnəʊmə/ мономер
polymer/ˈpɒlɪmə/ полимер
repeat unit/rɪˈpiːt ˈjuːnɪt/ повторяющееся звено
poly(ethene)/ˈpɒlɪ/ полиэтилен
poly(chloroethene)/ˈpɒlɪ/ поливинилхлорид
non-biodegradable/nɒn ˌbaɪəʊdɪˈɡreɪdəbl/ небиоразлагаемый
combustion/kəmˈbʌstʃn/ горение
20.1

The problem of disposal · ⁨Проблема утилизации⁩

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.
Русский

Поли(алкены) очень трудно утилизировать:

  • они не разлагаются микроорганизмами — микробы не могут их расщепить, поэтому они остаются в почве очень долго.
  • при их горении (сжигании) выделяются вредные газы. Например, при горении ПВХ выделяется токсичный хлороводород.
Пластиковые отходы, выброшенные на берег
Большинство полимеров присоединения не разлагаются микроорганизмами, поэтому они накапливаются в окружающей среде в виде отходов
Схема, показывающая, что отходы поли(алкена) приводят к двум проблемам: небиоразлагаемые отходы остаются на свалках, а горение ПВХ выделяет токсичный HCl
Отходы полиалкена трудно утилизировать: они не разлагаются микроорганизмами, а при сжигании ПВХ выделяется токсичный хлороводород
20.1

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩

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).
Русский
  • Нарисуйте повторяющееся звено в скобках с двумя связями, пересекающими скобки, и $n$ снаружи; сохраните углеродную цепь.
  • Определяйте мономер по полимеру (и наоборот) — это очень частый вопрос.
  • Полимеры присоединения являются инертными и не разлагаются микроорганизмами, что связано с проблемами захоронения на свалках, переработки и сжигания.
  • Не путайте с конденсацией (при полимеризации присоединением не выделяется малая молекула).

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level Химия⁩ · ⁨Больше тем в A-Level Chemistry · ⁨A-Level Химия⁩⁩

Log in or create account · ⁨Войти или создать аккаунт⁩

IGCSE, A-Level & AP