Khoa học tự nhiên lớp 9 · KNTT · Chương 10
Lý thuyết KHTN 9 Bài 32: Polymer
Tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 Bài 32: Polymer theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá kiến thức trọng tâm, sơ đồ thí nghiệm minh hoạ, bảng so sánh và câu hỏi trắc nghiệm tự luận có lời giải chi tiết.
1. Khái niệm
- Polymer là những chất có khối lượng phân tử rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau tạo nên.
- Các phân tử nhỏ kết hợp với nhau tạo nên polymer được gọi là monomer.
2. Đặc điểm cấu tạo
Các mắt xích của polymer có thể nối với nhau thành các mạch:
+ Mạch không phân nhánh như amylose (Hình 32.1a)
+ Mạch phân nhánh như amylopectin, glycogen (Hình 32.1b)
+ Mạch không gian như nhựa bakelite, cao sư lưu hoá (Hình 32.1c).
3. Phân loại
Dựa vào nguồn gốc, polymer được chia thành hai loại chính:
- Polymer thiên nhiên: có sẵn trong tự nhiên như tinh bột, cellulose, protein (sợi tơ tằm, lông cừu), cao su thiên nhiên,…
- Polymer tổng hợp: được tổng hợp bằng phương pháp hoá học. Ví dụ: PE, PP,…
II. Tính chất vật lí của polymer
Hầu hết polymer là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định (một số polymer không nóng chảy) và không tan trong nước. Một số polymer tan được trong một số dung môi hữu cơ.
1. Chất dẻo
- Chất dẻo là loại vật liệu được chế tạo từ các polymer có tính dẻo. Tính dẻo của vật liệu là tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.
- Thành phần của chất dẻo gồm polymer, chất độn, chất hoá dẻo, chất tạo màu,…
- Chất dẻo được dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày và nhiều ngành công nghiệp.
- Chất dẻo dễ bị mềm ở môi trường nhiệt độ cao, một số bị phân huỷ tạo thành các sản phẩm độc hại.
- Cần lưu ý tìm hiểu thông tin để lựa chọn đồ nhựa phù hợp với mục đích sử dụng theo các kí hiệu an toàn và kí hiệu phân loại nhựa trên các đồ dùng bằng nhựa.
2. Tơ
- Tơ là những vật liệu polymer có cấu tạo mạch không phân nhánh và có thể kéo dài thành sợi.
- Dựa theo nguồn gốc, tơ thường được chia thành:
+ Tơ thiên nhiên như tơ tằm, bông vải, len, lông cừu,…
+ Tơ tổng hợp như tơ nylon, tơ polyester,…
- Mỗi loại tơ có các tính chất đặc trưng khác nhau, vì vật để các vật dụng làm từ tơ (quần áo, chăn, ga,…) được bền, đẹp, cần đọc kĩ hướng dẫn sử dụng trước khi giặt, là để lựa chọn chế độ giặt (nếu giặt bằng máy), nhiệt đồ là, sấy và chất giặt rửa phù hợp.
3. Cao su
- Cao su là vật liệu polymer có tính đàn hồi. Tính đàn hồi là tính bị biến dạng khi bị tác dụng của lực bên ngoài và trở lại trạng thái ban đầu khi lực đó thôi tác dụng.
- Cao su được phân thành hai loại.
+ Cao su thiên nhiên (được lấy từ mủ cây cao su)
+ Cao su tổng hợp (được tổng hợp từ một số monomer).
- Cao su có tính chất đàn hồi, không thấm nước, không thấm khí, chịu mài mòn, cách điện,… nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất các loại lốp xe, băng tải cao su, ống dẫn, gioăng đệm, áo lặn,…
- Chú ý: Khi sử dụng các vật dụng làm từ cao su, chú ý không để nơi có nhiệt độ quá cao, nơi có nhiệt độ quá thấp hoặc nơi có ánh sáng mạnh, hạn chế để xăng, dầu, mỡ, hoá chất dính vào cao su.
4. Vật liệu composite
- Vật liệu composite là vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau, gồm vật liệu cốt và vật liệu nền:
+ Vật liệu cốt có vai trò tăng cường tính cơ học của vật liệu, thường ở dạng sợi (sợi thuỷ tinh, sợi carbon,…) và dạng hạt.
+ Vật liệu nền thường là các vật liệu có độ dẻo lớn (như một số polymer) đóng vai trò liên kết các vật liệu cốt với nhau.
- Ứng dụng: làm ống dẫn nước, bồn chứa nước và hoá chất, vật liệu xây dựng, thân vỏ ô tô, máy bay, tàu thuyền,…
1. Ứng dụng của polyethylene
Polyethylene (PE) là một polymer được sử dụng rất phổ biến để tạo ra nhiều sản phẩm gia dụng như túi đựng, màng bọc, chai lọ, ống nhựa, vỏ dây điện, đồ chơi trẻ em,…
2. Ô nhiễm môi trường do sử dụng vật liệu polymer
- Hiện nay, ô nhiễm môi trường gây ra do sử dụng polyethylene và các polymer không phân huỷ sinh học đang ở mức báo động, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, sự sinh trưởng, phát triển của động, thực vật và sức khoẻ con người.
- Khi sử dụng vật liệu polymer cần theo khuyến cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, cần áp dụng nguyên tắc 5R để giảm thiểu rác thải nhựa.
Bảng tổng hợp & so sánh kiến thức trọng tâm
| Nhóm Polymer | Nguồn gốc xuất xứ | Mắt xích Monomer tiêu biểu | Đặc tính nổi bật | Ứng dụng trong đời sống |
|---|---|---|---|---|
| Chất dẻo | Tổng hợp từ hóa dầu () | Ethylene, Vinyl chloride | Dẻo, cách điện, bền hóa chất, dễ đúc khuôn | Túi nilon, màng bọc thực phẩm, ống dẫn nước PVC |
| Tơ sợi | Thiên nhiên (tơ tằm) hoặc tổng hợp (nylon-6,6) | Caprolactam, amino acid | Hình sợi dài mảnh dai bền, giữ nhiệt tốt | Dệt vải may mặc, lưới đánh cá, chỉ khâu phẫu thuật |
| Cao su | Thiên nhiên (mủ cây cao su) hoặc nhân tạo (Buna) | Isoprene, Butadiene | Tính đàn hồi cao, không thấm nước, chịu mài mòn | Sản xuất lốp xe ô tô xe máy, nệm giường cao su |
| Keo dán | Nhựa tổng hợp epoxy, urea-formaldehyde | Formaldehyde, phenol | Khả năng kết dính bề mặt vật liệu cực kì chắc | Keo dán gỗ ép công nghiệp, keo dán sắt 502 |
Ghi nhớ trọng tâm "Em đã học"
📌 Các điểm then chốt cần ghi nhớ:
- Kiến thức then chốt 1: Polymer là những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn do nhiều mắt xích cơ sở (monomer) liên kết với nhau tạo nên; hệ số trong công thức gọi là hệ số polymer hóa.
- Kiến thức then chốt 2: Phân loại polymer theo nguồn gốc: 1. Polymer thiên nhiên (có sẵn trong tự nhiên như tinh bột, cellulose, protein, cao su thiên nhiên); 2. Polymer tổng hợp (do con người tổng hợp từ hóa chất như PE, PVC, nylon, tơ dacron); 3. Polymer bán tổng hợp/nhân tạo (chế hóa từ polymer thiên nhiên như tơ visco).
- Kiến thức then chốt 3: Phân loại theo cấu trúc mạch: Polymer mạch không phân nhánh (PE, amylose), polymer mạch phân nhánh (amylopectin, glycogen) và polymer mạch không gian mạng lưới (cao su lưu hóa, nhựa bakelite).
- Kiến thức then chốt 4: Các ứng dụng phong phú của polymer trong đời sống: Làm chất dẻo (nhựa gia dụng PE, PP, ống nhựa PVC), làm tơ sợi dệt may (tơ tằm, tơ nylon), làm cao su đàn hồi (lốp xe) và làm keo dán tổng hợp.
- Kiến thức then chốt 5: Hiểm họa 'ô nhiễm trắng' do rác thải nhựa polymer khó phân hủy trong môi trường tự nhiên; giải pháp cấp bách: Thực hiện 3R, phân loại rác, sử dụng nhựa sinh học tự hủy và tái chế rác thải nhựa.
🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)
- Polymer là những hợp chất có khối lượng phân tử rất lớn do nhiều mắt xích cơ sở (monomer) liên kết với nhau tạo nên; hệ số trong công thức gọi là hệ số polymer hóa.
- Phân loại polymer theo nguồn gốc: 1. Polymer thiên nhiên (có sẵn trong tự nhiên như tinh bột, cellulose, protein, cao su thiên nhiên); 2. Polymer tổng hợp (do con người tổng hợp từ hóa chất như PE, PVC, nylon, tơ dacron); 3. Polymer bán tổng hợp/nhân tạo (chế hóa từ polymer thiên nhiên như tơ visco).
- Phân loại theo cấu trúc mạch: Polymer mạch không phân nhánh (PE, amylose), polymer mạch phân nhánh (amylopectin, glycogen) và polymer mạch không gian mạng lưới (cao su lưu hóa, nhựa bakelite).
- Các ứng dụng phong phú của polymer trong đời sống: Làm chất dẻo (nhựa gia dụng PE, PP, ống nhựa PVC), làm tơ sợi dệt may (tơ tằm, tơ nylon), làm cao su đàn hồi (lốp xe) và làm keo dán tổng hợp.
- Hiểm họa 'ô nhiễm trắng' do rác thải nhựa polymer khó phân hủy trong môi trường tự nhiên; giải pháp cấp bách: Thực hiện 3R, phân loại rác, sử dụng nhựa sinh học tự hủy và tái chế rác thải nhựa.