Polimerisasi adisi: monomer bergabung menjadi rantai polimer (PE, PP, PVC, PTFE, PS)

KimiaBiomolekul dan polimerUsia 17–18

Gunakan di kelas saya

Molekul monomer dengan ikatan rangkap C=C (etilena, propilena, vinil klorida, tetrafluoroetilena, stirena) bergerak bebas; saat polimerisasi, ikatan π terbuka dan tiap monomer bergabung ke ujung rantai yang sedang tumbuh. Siswa menghitung jumlah unit ulang n, melihat persamaan n CH₂=CHX → (–CH₂–CHX–)n dan massa molar polimer M = n × M(monomer). Tab Mekanisme radikal menampilkan inisiasi oleh peroksida, propagasi, dan terminasi dengan panah kail, serta memungkinkan siswa mengubah konsentrasi inisiator untuk melihat panjang rantai rata-rata berubah.

Pelajaran: Konsep dan struktur polimer; polimerisasi adisi; bahan polimer (plastik)

Yang ditunjukkan

Polimerisasi adisi menggabungkan banyak molekul monomer kecil menjadi satu rantai yang sangat panjang. Tiap monomer harus memiliki ikatan rangkap C=C: ikatan π putus dan terbentuk ikatan σ baru dengan monomer berikutnya tanpa melepas molekul kecil, sehingga massa molar polimer sama dengan n kali massa molar monomer. Banyak polimer adisi dibuat melalui reaksi berantai radikal bebas: inisiator peroksida terurai menjadi radikal (inisiasi), radikal mengadisi monomer demi monomer (propagasi), dan dua radikal bergabung (terminasi). Inisiator lebih banyak berarti lebih banyak radikal sekaligus, sehingga tiap rantai berhenti lebih cepat dan rantai rata-rata lebih pendek.

Cara menggunakan

Di Pertumbuhan rantai, pilih Monomer lalu tekan Polimerisasi untuk melihat unit-unit bergabung sementara persamaan dan massa molar diperbarui. Di Mekanisme radikal, atur Konsentrasi inisiator lalu tekan Mulai: panel menunjukkan tiap tahap dengan panah kail, dan histogram mengumpulkan panjang rantai yang selesai. Tiap percobaan yang selesai masuk ke tabel untuk membandingkan konsentrasi yang berbeda.

Parameter yang dapat diubah

  • Monomer Etilena CH₂=CH₂ → PE, Propilena CH₂=CH–CH₃ → PP, Vinil klorida CH₂=CHCl → PVC, Tetrafluoroetilena CF₂=CF₂ → PTFE, Stirena CH₂=CH–C₆H₅ → PS
  • Jumlah unit n yang digabung 3–30
  • Kecepatan penggabungan 0,5–4 unit/s
  • Tandai gugus substituen
  • Tampilan Pertumbuhan rantai, Mekanisme radikal
  • Konsentrasi inisiator 1–16 mmol/L

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Ciri struktur apa yang harus dimiliki monomer agar dapat mengalami polimerisasi adisi?
  2. Sebuah sampel polietilena memiliki massa molar 28.000 g/mol. Berapa derajat polimerisasi n-nya?
  3. Seperti apa unit ulang PVC, dan bagaimana hubungannya dengan struktur vinil klorida?
  4. Apa yang terjadi pada tahap inisiasi, propagasi, dan terminasi polimerisasi radikal?
  5. Mengapa konsentrasi inisiator yang lebih tinggi menghasilkan rantai polimer yang lebih pendek?