פולימרים סינטטיים

פילמור בדחיסה

מסה מולרית ודרגת פילמור

נושאי השיעור

2פולימרים

1

By missyredboots By jeltovski By ronnieb

עקרון הדחיסה

IIפילמור בדחיסה .

2

המונומרים מכילים לפחות שתי קבוצות פונקציונליות.

הפולימר נוצר בעקבות תגובת דחיסה בין הקבוצות הפונקציונליות של המונומרים.

יצירת אסטר ואמיד

תגובות דחיסה

3

- תגובה בין חומצה קרבוקסילית לבין כוהל. מתקבלים אסטר ומים.א. איסטור

- תגובה בין אמין וחומצה קרבוקסילית. מתקבלים אמיד ומים.ב. יצירת אמיד

או תגובה בין אמין להליד של חומצה. מתקבלים אמיד וחומצה.

RC

OH

O

HO

RR

CO

R

O

H2OH3O+

RC

OH

O

HN

RH

RC

NR

O

H2OH3O+

H

RC

Cl

O

HN

RH

RC

NR

O

H3O+

H

HCl

)שני סוגי מונומרים, בסביבה מדו-כוהל ודו-חומצה א. תגובה לקבלת פוליאסטר :חומצית(

במקום אך של חומצה במקום בדו-חומצה, נקבל פולימר זהה, בדו-הלידכאשר נשתמש מימן כלורי במהלך הפילמור.ייפלטמים

המכיל קבוצה אחת כוהלית והאחרת קרבוקסילית.ממונומר אחד ב. קבלת פוליאסטר

)שני סוגי מונומרים, בסביבה מדו-כוהל ודו-חומצה א. תגובה לקבלת פוליאסטר :חומצית(

במקום אך של חומצה במקום בדו-חומצה, נקבל פולימר זהה, בדו-הלידכאשר נשתמש מימן כלורי במהלך הפילמור.ייפלטמים

המכיל קבוצה אחת כוהלית והאחרת קרבוקסילית.ממונומר אחד ב. קבלת פוליאסטר

ניסוח פילמור בדחיסה:

פילמור בדחיסה, א. קבלת פוליאסטר

4

HO

CR

CO

H

O O

HO

R1O

Hn n

H3O+

nH2OH

OC

RC

O

O O

R1O

H

n

HO

CR

O H

O

n HO

CR

O H

O

n

H3O+

HO

CR

CO

O O

R1O

H

n

CR

CCl

O O

HO

R1

OH

n nCl

H3O+

+nHCl

, המשמש ליצירת סיבים להכנת בדים וגם לייצור בקבוקים (PET)פוליאתילן טרפתאלט למשקאות, הוא פולימר דחיסה. נתון קטע פולימר:

רשמו את נוסחת המונומרים שהוא נוצר מהם.

1שאלה

5

[-C- -C-O-CH2-CH2-O-]n

O O

המשמש ליצירת סיבים להכנת בדים וגם לייצור בקבוקים (PET)פוליאתילן טרפתאלט למשקאות הוא פולימר דחיסה. נתון קטע פולימר:

רשמו את נוסחת המונומרים שהוא נוצר מהם.

תשובה:נוסחאות המונומרים:

1שאלה

6

[-C- -C-O-CH2-CH2-O-]n

O O

CO

H CO

H

O

O

HO

CC

OH

HH

H H

HOOC-CH2CH2CH2-OH נתון המונומר: נסחו את תגובת הפילמור שלו.

2שאלה

7

HOOC-CH2CH2CH2-OH נתון המונומר: נסחו את תגובת הפילמור שלו.

תשובה:

2שאלה

8

HO

CCH2

O H

O

nH2C

CH2

HO

CCH2

O H

OH2C

CH2

n

H3O+

-nH2O

פוליאמיד יתקבל משני סוגי מונומרים: דו-חומצה ודו-אמין, או ממונומר אחד, שמצד אחד יהיה בעל חומצה קרבוקסילית ובצד האחר בעל קבוצה אמינית.

פוליאמיד יתקבל משני סוגי מונומרים: דו-חומצה ודו-אמין, או ממונומר אחד, שמצד אחד יהיה בעל חומצה קרבוקסילית ובצד האחר בעל קבוצה אמינית.

ב. קבלת פוליאמיד

9

HO

CR

CO

H

O O

HN

R1N

Hn n

H H H3O+

HO

CR

CN

O O

R1N

H

n

nH2O

H H

HO

CR

NH

O Hn H

OC

RN

H

O H

n

nH2OH3O

+

המופק מהקסאמתילן דו-אמין וחומצה אדיפית.6,6ניילון : דוגמה

[-HN-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-]n

6,6רשמו את נוסחאות המונומרים שמהם נוצר ניילון

3שאלה

10

[-HN-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-]n

6,6רשמו את נוסחאות המונומרים שמהם נוצר ניילון

תשובה:

H2N-)CH2-(6NH2 HOOC-)CH2(4-COOH

3תשובה לשאלה

11

[-HN-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-]n

סיכום – פילמור בדחיסה והידרוליזה

12

בהינתן התנאים המתאימים, המונומרים מגיבים . בתחילה, פילמור בשלביםזה

לתת-דימרים וטרימרים, ואח"כ האחרונים, ביתר אטיות, מתחברים לשרשרות ארוכות

יותר.

דרה של הפולימר מכיל גם אטומי חמצן וחנקן. נוסף על אטומי פחמן, עמוד הש8

טי מפני שהגישה . התהליך הידרוליזההפולימרים מגיבים גם בתהליכי לקבוצות א8

הפונקציונליות קשה.

הידרוליזה של פולימר דחיסה

התחברות מולקולות מים.אגב הידרוליזה היא פירוק הקשרים האסטרים והאמידים

הידרוליזה היא התגובה ההפוכה לפילמור.

בהידרוליזה מלאה יתפרק הפולימר למונומרים שלו.

ההידרוליזה תבוצע בסביבה חומצית ובחימום.

:6,6נסחו את תהליך ההידרוליזה של ניילון

4הידרוליזה, שאלה

13

[-HN-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-]n

4תשובה לשאלה

14

[-HN-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-]n

:6,6נסחו את תהליך ההידרוליזה של ניילון

תשובה:

n H2N-)CH2-(6NH2 + n HOOC-)CH2(4-COOH

חימום

דרגת פילמור ומסה מולרית ממוצעת

15

DPדרגת פילמור -

היא מספר היחידות החוזרות בשרשרת הפולימר.DPדרגת פילמור-

לפולימרים השונים בכל שיטות הפילמור יש שרשרות בעלות אורך שונה. לכן

.אורך שרשרות ממוצע ומסה מולרית ממוצעת לכל פולימר לייחסאפשר

DP- דרגת פילמור ממוצעת

המספר הממוצע של היחידות החוזרות היוצרות את שרשרות הפולימר במדגם

נתון.

.50דרגת הפילמור שלו גדולה מ- ייחשב לפולימר כאשר חומר

CH3)-CH2-CH2-(49CH3 : 50נוסחת פוליאתילן בדרגת פילמור דוגמה:

Mמסה מולרית ממוצעת - אפשר לתאר את אורך שרשרות הפולימר בעזרת המסה המולרית הממוצעת.•המסה המולרית הרצויה של פולימר תיקבע לפי השימוש המיועד לו, כי היא •

משפיעה על תכונות הפולימר )לסיבים - מסה מולרית גבוהה ואילו לדבקים - מסה

מולרית נמוכה(.ההתפלגות של אורך השרשרות סביב האורך הממוצע יכולה להיות צרה או •

רחבה. אם רוצים פולימר בעל תכונות מוגדרות, רצוי שההתפלגות תהיה צרה.

, חישוב דרגת פילמור ומסה מולרית5שאלה

16

מכינים את הפולימר, פרספקס, מן המונומר מתיל מתאקרילאט-

CH2=C)CH3(COOCH3.

.C6H5-CO-O-O-OC-C6H5היזם בתהליך הוא בנזואיל פרוקסיד-

גרם יזם. 0.1 גרם מונומר ו- 5הכניסו לתגובה

חשבו את דרגת הפילמור של הפולימר המתקבל ואת המסה המולרית שלו.כל מולקולת יזם מתפרקת לשניים, ומתחיל פילמור של שתי שרשרות. לכן הערה:

מספר מולי השרשרות יהיה כפול ממספר מולי היזם. )מאחר שלפעמים השרשרות מתחברות זו לזו, קצה צומח לקצה צומח, בתשובה מניחים שמספר השרשרות שווה

למספר מולקולות היזם(.

5תשובה לשאלה

17

מכינים את הפולימר, פרספקס, מן המונומר מתיל מתאקרילאט- CH2=C)CH3(COOCH3.

.C6H5-CO-O-O-OC-C6H5היזם בתהליך הוא בנזואיל פרוקסיד-

גרם יזם. 0.1 גרם מונומר ו- 5הכניסו לתגובה

חשבו את דרגת הפילמור של הפולימר המתקבל ואת המסה המולרית שלו.

השוואה בין פולימר סיפוח לפולימר דחיסה

18

המונומרים מכילים לפחות שתי קבוצות

פונקציונליות.

וחימום.( +H3O)תנאי התגובה – זרז

השרשרות ישרות.

פילמור בשלבים.

בעמוד השדרה פחמן, חמצן וחנקן.

דרגת הפילמור תקבע על ידי כמות המולקולות

בעלות קבוצה פונקציונלית אחת שמוסיפים

למונומרים.

אי אפשר להגיע לדרגות פילמור גבוהות. לרוב,

ההתפלגות של המסה המולרית רחבה.

אין מספר קבוע של קשרים שהמונומר תורם.

הרכב האטומים ביחידה החוזרת אינו זהה להרכב

במונומר.

המונומר מכיל קשר כפול אחד לפחות.

תנאי התגובה - יזם או זרז וחימום.

השרשרות ישרות ומסועפות.

פילמור בשרשרת.

בעמוד השדרה רק אטומי פחמן.

דרגת הפילמור הממוצעת נקבעת על ידי

כמות היזם, כמות המונומר ותנאי הפילמור.

אפשר להגיע לדרגות פילמור גבוהות

והתפלגות מסה צרה.

. C-Cכל מונומר תורם לאורך שני קשרי

(.4)בוטדיאן -

הרכב האטומים ביחידה החוזרת זהה

להרכב במונומר.

לפולימר דחיסה פולימר סיפוח

שני סוגי יש הוא פולימר ששרשרותיו בנויות מסוגים שונים של מונומרים. קופולימר קופולימרים.

שני סוגי יש הוא פולימר ששרשרותיו בנויות מסוגים שונים של מונומרים. קופולימר קופולימרים.

קופולימרים

19

בשרשרות של פולימרים אלו מופיעים מונומרים שונים

בלא סדר מוגדר.

אין יחידה חוזרת קבועה.

פילמור אקראי של הכנה -מונומרים שונים מתוך

תערובת.

ABAABBBAAAB

לפניכם קטעים מייצגים של ארבעה פולימרים:

א. ציינו אילו פולימרים נוצרו על ידי דחיסה ואילו על ידי סיפוח.ב. רשמו נוסחה למונומרים המרכיבים אותם.

: 1ג. ביצעו שני ניסויים עם פולימר .CH3CH2COOH בניסוי הראשון הכניסו נוסף על המונומרים מעט

. CH3CH2COOH בניסוי השני הכניסו נוסף על המונומרים כמות גדולה של מה יהיה ההבדל בין תוצרי הפילמור בשני הניסויים? נמקו.

6שאלה

20

O

H2C

CH2

C

n

H2C H

C

HC CH2n

H2C

C

CH3n

CH3

I II III

OC

CH2

H2C

CN

CH2

H2C

N

O

O

H

H n

IV

לפניכם קטעים מייצגים של ארבעה פולימרים:

א. ציינו אילו פולימרים נוצרו על ידי דחיסה ואילו על ידי סיפוח.ב. רשמו נוסחה למונומרים המרכיבים אותם.

: 1ג. ביצעו שני ניסויים עם פולימר .CH3CH2COOH בניסוי הראשון הכניסו נוסף על המונומרים מעט

. CH3CH2COOH בניסוי השני הכניסו נוסף על המונומרים כמות גדולה של מה יהיה ההבדל בין תוצרי הפילמור בשני הניסויים? נמקו.

תשובה: פולימרים של דחיסה.IV ו- I פולימרים של סיפוח, III ו- IIא. ב.

ג. ההבדל יהיה באורך השרשרות, כי הוכנסו מולקולות בעלות קבוצה פונקציונלית אחת בלבד. בכל פעם שמולקולה כזו נקשרת, היא סוגרת את השרשרת.

6תשובה לשאלה

21

CCH2

H2C

CN

CH2

H2C

N

O

O

H

H n

IV

HO

H2C

CH2

C

I

O

OH H2C CH

CH

CH2

II

H2C C

CH3

CH3III

HOC

CH2

H2C

COH

O

O

IV

H2NCH2

H2C

NH2

O

H2C

CH2

C

n

H2C H

C

HC CH2n

H2C

C

CH3n

CH3

I II III

O

א-ד:2שאלה

לצורך קבלת פוליאסטר מסוים, ערבבו מספר מולים שווה של:

Cl-CO-)CH2(4-CO-Cl ו- אדיפיל כלורי HOCH2CH2CH2OH- פרופאן-דיאול 1,3

א. רשום ניסוח לתגובה שבין שני המונומרים לקבלת דימר.

ב. רשום את נוסחת היחידה החוזרת של הפולימר שהתקבל.

נמצא כי לא כל שרשרות הפולימר שהתקבלו זהות זו לזו בקבוצות הקצה.

ג. רשום את נוסחות שני הקצוות של כל אחת מן השרשרות האפשריות.

אפשר לפרק את הפולימר בהידרוליזה.

ד. רשום נוסחות בעבור התוצרים העיקריים של תגובת הידרוליזה מלאה.

1986שאלה מבגרות קיץ

22

לצורך קבלת פוליאסטר מסוים, ערבבו מספר מולים שווה של:Cl-CO-)CH2(4-CO-Cl ו- אדיפיל כלורי HOCH2CH2CH2OH- פרופאן-דיאול 1,3

א. רשום ניסוח לתגובה שבין שני המונומרים לקבלת דימר.ב. רשום את נוסחת היחידה החוזרת של הפולימר שהתקבל.

נמצא כי לא כל שרשרות הפולימר שהתקבלו זהות זו לזו בקבוצות הקצה.ג. רשום את נוסחות שני הקצוות של כל אחת מהשרשרות האפשריות.

אפשר לפרק את הפולימר בהידרוליזה.ד. רשום נוסחות בעבור התוצרים העיקריים של תגובת הידרוליזה מלאה.

תשובה:

א. התגובה לקבלת דימר:

HOCH2CH2CH2OH + Cl-CO-)CH2(4-CO-Cl HOCH2CH2CH2O-CO-)CH2(4-CO-Cl

]-O-CH2CH2CH2O-CO-)CH2(4-CO–[ב. היחידה החוזרת:

Cl- , הקצה האחר: OH-ג. קצה אחד:

ד. התוצרים העיקריים בתגובת ההידרוליזה הם:

CH2OHCH2CH2OH -ו HOOC-)CH2(4-COOH

1986א'-ד' מבגרות קיץ 2תשובה לשאלה

23

ה'-ז':2שאלה

10כדי למצוא מסה מולרית ממוצעת של שרשרות הפולימר, נלקח ממנו מדגם של

גרם, ונערכה לו הידרוליזה מלאה. בדיקה של תוצרי ההידרוליזה הצביעה על הימצאות

מול אטומי כלור.1.47x10-3של

ה. כמה מולים של שרשרות היו במדגם שנלקח?

ו. חשב את המסה המולרית הממוצעת של הפולימר.

ז. כמה פעמים נמצאת היחידה החוזרת בשרשרת ממוצעת? )מהי דרגת הפילמור?(

[-O-CH2CH2CH2O-CO-)CH2(4-CO–]*תזכורת: היחידה החוזרת של הפולימר:

1986שאלה מבגרות קיץ

24

ה'-ז':2שאלה

10כדי למצוא מסה מולרית ממוצעת של שרשרות הפולימר, נלקח ממנו מדגם של

גרם, ונערכה לו הידרוליזה מלאה. בדיקה של תוצרי ההידרוליזה הצביעה על הימצאות

מול אטומי כלור.1.47x10-3של

ה. כמה מולים של שרשרות היו במדגם שנלקח?

ו. חשב את המסה המולרית הממוצעת של הפולימר.

ז. כמה פעמים נמצאת היחידה החוזרת בשרשרת ממוצעת? )מהי דרגת הפילמור?(

[-O-CH2CH2CH2O-CO-)CH2(4-CO–]*תזכורת: היחידה החוזרת של הפולימר:

תשובה:

אחד, לכן מספר מולי השרשרות כמספר מולי Clה. בכל קצה שרשרת יש אטום כלור

מול(.0.0047 מול )1.47x10-3הכלור, והוא:

Mw = m / n 10 / 0.00147 = 6802.7 gr/molו.

gr/mol 186ז. מסה מולרית של יחידה חוזרת היא:

= 6802.7/186 ( הוא:DP מספר הפעמים הממוצע של היחידה החוזרת בשרשרת )

36.57

1986שאלה מבגרות קיץ

25

יש שתי שיטות להכנת פולימרים: סיפוח ודחיסה.

מכינים פולימרים של דחיסה ממונומרים בעלי שתי קבוצות פונקציונליות שיכולים

ליצור

קשרים אסטריים או אמידיים.

לפולימרים השונים בכל שיטות הפילמור יש שרשרות בעלות אורך שונה.

לכל פולימר מייחסים אורך שרשרות ממוצע, דרגת פילמור )מספר מונומרים

לשרשרת( ממוצעת ומסה מולרית ממוצעת.

מושגים חשובים: פילמור בדחיסה, פוליאסטר, פוליאמיד, הידרוליזה של קשר אסטרי ואמידי,

, מסה מולרית ממוצעת, קופולימר אקראי.(DP)דרגת פילמור

סיכום

26