Bài học

Danh pháp polymer

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em gọi tên được một polymer theo quy tắc "poli + tên monomer", nhận ra được tên riêng/tên thương mại thường gặp của các polymer thông dụng, và suy ra được công thức mắt xích của một copolime (polymer tạo từ hai loại monomer) theo tên gọi của nó.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết mắt xích là gì và cách tính hệ số polymer hóa n từ khối lượng phân tử trung bình. Bài này dùng lại đúng phép tính đó, nhưng đặt trong bài toán gọi tên — vì tên một polymer luôn bắt nguồn trực tiếp từ monomer sinh ra mắt xích của nó.

Khởi động

Vỏ ống nước thường ghi chữ "PVC", chai nước ghi "PET", còn bao bì thực phẩm hay có kí hiệu "PP". Đây không phải là những cái tên tùy tiện — mỗi chữ viết tắt gói gọn cả công thức phân tử của monomer đã tạo ra polymer đó. Biết quy tắc đặt tên, em có thể suy ngược lại công thức chỉ từ vài chữ cái in trên bao bì.

Kiến thức trọng tâm

Cách gọi tên polymer phổ biến nhất là ghép tiền tố "poli" với tên của monomer đã tạo ra nó: monomer etilen $CH_2=CH_2$ tạo ra polietilen (PE); monomer vinyl clorua $CH_2=CHCl$ tạo ra poli(vinyl clorua) (PVC); monomer propilen $CH_2=CH-CH_3$ tạo ra polipropilen (PP). Nếu tên monomer gồm từ hai từ trở lên, tên đó phải đặt trong dấu ngoặc đơn ngay sau "poli" để tránh đọc nhầm — đó là lý do PVC viết đầy đủ là poli**(vinyl clorua)** chứ không phải "polivinyl clorua".

Nhiều polymer thông dụng còn có tên riêng hoặc tên thương mại ngắn gọn, dùng phổ biến hơn cả tên hệ thống: teflon (poli(tetrafloetilen)), nilon hay nylon (một số tơ poliamit như nylon-6,6), tơ lapsan (poli(etilen terephtalat), viết tắt PET). Những tên viết tắt như PE, PP, PVC, PS, PET thực chất là chữ cái đầu của tên hệ thống tiếng Anh (polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene terephthalate) — cùng một quy tắc đặt tên, chỉ khác cách viết tắt.

Khi một polymer được tạo ra từ hai loại monomer khác nhau trở lên (gọi là phản ứng đồng trùng hợp, sẽ học kỹ ở Chương 2), sản phẩm gọi là copolime, và tên gọi ghép cả hai tên monomer, cách nhau bằng dấu gạch nối, trong ngoặc đơn sau "poli": ví dụ copolime từ buta-1,3-đien và stiren gọi là poli(butađien-stiren) — chính là cao su buna-S mà em sẽ gặp lại ở bài sau. Với copolime, khối lượng mắt xích lặp lại là tổng khối lượng của tất cả các monomer tham gia vào một đơn vị lặp, theo đúng tỉ lệ mol của chúng trong phản ứng.

Vì sao cần học kỹ quy tắc danh pháp thay vì chỉ nhớ vài chữ viết tắt quen thuộc? Vì trên nhãn sản phẩm, đề thi hay tài liệu kỹ thuật, không phải polymer nào cũng có tên viết tắt phổ biến — nhiều polymer chỉ xuất hiện dưới tên hệ thống "poli(tên monomer)". Nắm chắc quy tắc, em có thể tự suy ra công thức mắt xích của bất kỳ polymer tổng hợp nào chỉ từ cái tên, mà không cần học thuộc lòng từng công thức riêng lẻ — đúng như cách một nhà hóa học đọc tên một hợp chất hữu cơ bất kỳ từ danh pháp IUPAC. Ngược lại, khi biết công thức mắt xích, em cũng gọi tên ngược lại được: chỉ cần xác định đúng monomer đã "mở" liên kết đôi hoặc "mất" nhóm nhỏ để tạo ra mắt xích đó.

Cách gọi tên polymer phổ biến nhất là ghép tiền tố **"poli"** với tên của monomer đã tạo ra nó: monomer etilen $CH_2=CH_2$ tạo ra **polietilen** (PE); monomer vinyl clorua $CH_2=CHCl$ tạo ra **poli(vinyl clorua)** (PVC); monomer propilen $CH_2=CH-CH_3$ tạo ra **polipropilen** (PP). Nếu tên monomer gồm từ hai từ trở lên, tên đó phải đặt trong dấu ngoặc đơn ngay sau "poli" để tránh đọc nhầm — đó là lý do PVC viết đầy đủ là poli**(**vinyl clorua**)** chứ không phải "polivinyl clorua". Nhiều polymer thông dụng còn có **tên riêng hoặc tên thương mại** ngắn gọn, dùng phổ biến hơn cả tên hệ thống: teflon (poli(tetrafloetilen)), nilon hay nylon (một số tơ poliamit như nylon-6,6), tơ lapsan (poli(etilen terephtalat), viết tắt PET). Những tên viết tắt như PE, PP, PVC, PS, PET thực chất là chữ cái đầu của tên hệ thống tiếng Anh (polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene terephthalate) — cùng một quy tắc đặt tên, chỉ khác cách viết tắt. Khi một polymer được tạo ra từ **hai loại monomer khác nhau** trở lên (gọi là phản ứng **đồng trùng hợp**, sẽ học kỹ ở Chương 2), sản phẩm gọi là **copolime**, và tên gọi ghép cả hai tên monomer, cách nhau bằng dấu gạch nối, trong ngoặc đơn sau "poli": ví dụ copolime từ buta-1,3-đien và stiren gọi là **poli(butađien-stiren)** — chính là cao su buna-S mà em sẽ gặp lại ở bài sau. Với copolime, khối lượng mắt xích lặp lại là tổng khối lượng của tất cả các monomer tham gia vào một đơn vị lặp, theo đúng tỉ lệ mol của chúng trong phản ứng. Vì sao cần học kỹ quy tắc danh pháp thay vì chỉ nhớ vài chữ viết tắt quen thuộc? Vì trên nhãn sản phẩm, đề thi hay tài liệu kỹ thuật, không phải polymer nào cũng có tên viết tắt phổ biến — nhiều polymer chỉ xuất hiện dưới tên hệ thống "poli(tên monomer)". Nắm chắc quy tắc, em có thể tự suy ra công thức mắt xích của bất kỳ polymer tổng hợp nào chỉ từ cái tên, mà không cần học thuộc lòng từng công thức riêng lẻ — đúng như cách một nhà hóa học đọc tên một hợp chất hữu cơ bất kỳ từ danh pháp IUPAC. Ngược lại, khi biết công thức mắt xích, em cũng gọi tên ngược lại được: chỉ cần xác định đúng monomer đã "mở" liên kết đôi hoặc "mất" nhóm nhỏ để tạo ra mắt xích đó.

Cùng một khối lượng phân tử trung bình

\overline{M} \approx 50\,000

đvC, polymer có mắt xích càng nặng thì hệ số polymer hóa n càng nhỏ, vì

n = \overline{M}/M_{\text{mắt xích}}

.Cùng một khối lượng phân tử trung bình $\overline{M} \approx 50\,000$ đvC, polymer có mắt xích càng nặng thì hệ số polymer hóa n càng nhỏ, vì $n = \overline{M}/M_{\text{mắt xích}}$.

Ví dụ

Gọi tên polymer từ công thức monomer

1
Gọi tên polymer tạo thành khi monomer vinyl clorua $CH_2=CHCl$ tham gia phản ứng trùng hợp. Viết công thức mắt xích tương ứng.
Gọi tên polymer tạo thành khi monomer vinyl clorua $CH_2=CHCl$ tham gia phản ứng trùng hợp. Viết công thức mắt xích tương ứng.
2
Khi trùng hợp, liên kết đôi $C=C$ trong $CH_2=CHCl$ mở ra để nối các monomer với nhau, tạo mắt xích $-CH_2-CHCl-$ .
Khi trùng hợp, liên kết đôi $C=C$ trong $CH_2=CHCl$ mở ra để nối các monomer với nhau, tạo mắt xích $-CH_2-CHCl-$.
3
Áp dụng quy tắc "poli + tên monomer": vì tên monomer "vinyl clorua" gồm hai từ, tên polymer phải đặt trong ngoặc đơn: poli(vinyl clorua), viết tắt PVC.
4
Vậy polymer tạo thành là poli(vinyl clorua) (PVC), công thức $(-CH_2-CHCl-)_n$ .
Vậy polymer tạo thành là poli(vinyl clorua) (PVC), công thức $(-CH_2-CHCl-)_n$.

Ví dụ

Tính thành phần mắt xích của một copolime từ tên gọi

1
Một copolime tên poli(butađien-stiren) được tạo từ buta-1,3-đien $CH_2=CH-CH=CH_2$ và stiren $C_6H_5-CH=CH_2$ theo tỉ lệ mol 1 : 1. Tính khối lượng mắt xích lặp lại của copolime này, biết mắt xích butađien là $-CH_2-CH=CH-CH_2-$ (M = 54 đvC) và mắt xích stiren là $-CH_2-CH(C_6H_5)-$ (M = 104 đvC).
Một copolime tên poli(butađien-stiren) được tạo từ buta-1,3-đien $CH_2=CH-CH=CH_2$ và stiren $C_6H_5-CH=CH_2$ theo tỉ lệ mol 1 : 1. Tính khối lượng mắt xích lặp lại của copolime này, biết mắt xích butađien là $-CH_2-CH=CH-CH_2-$ (M = 54 đvC) và mắt xích stiren là $-CH_2-CH(C_6H_5)-$ (M = 104 đvC).
2
Vì tỉ lệ mol là 1 : 1, một đơn vị lặp cơ sở của copolime gồm đúng 1 mắt xích butađien nối với 1 mắt xích stiren.
3
Ta có $M_{\text{đơn vị lặp}} = 54 + 104 = 158$ đvC.
Ta có $M_{\text{đơn vị lặp}} = 54 + 104 = 158$ đvC.
4
Nếu copolime này có $\overline{M} = 15\,800$ đvC thì $n = \dfrac{15\,800}{158} = 100$ đơn vị lặp (butađien-stiren).
Nếu copolime này có $\overline{M} = 15\,800$ đvC thì $n = \dfrac{15\,800}{158} = 100$ đơn vị lặp (butađien-stiren).
5
Vậy copolime poli(butađien-stiren) với tỉ lệ mol 1 : 1 có khối lượng đơn vị lặp 158 đvC; với $\overline{M} = 15\,800$ đvC, hệ số polymer hóa (theo đơn vị lặp kép) là $n = 100$ .
Vậy copolime poli(butađien-stiren) với tỉ lệ mol 1 : 1 có khối lượng đơn vị lặp 158 đvC; với $\overline{M} = 15\,800$ đvC, hệ số polymer hóa (theo đơn vị lặp kép) là $n = 100$.

Sai lầm thường gặp

Học sinh hay quên dấu ngoặc đơn khi tên monomer có từ hai từ trở lên, viết "polivinyl clorua" thay vì "poli(vinyl clorua)" — cách viết thiếu ngoặc dễ gây hiểu lầm rằng "polivinyl" là một từ, làm sai tên polymer. Khi gặp copolime, cũng đừng quên: khối lượng đơn vị lặp phải cộng đúng theo tỉ lệ mol của từng monomer, không phải luôn chia đều 50-50.

Một điều thú vị là không ít tên thương mại nổi tiếng lại ra đời từ một sự tình cờ trong phòng thí nghiệm chứ không phải một kế hoạch tổng hợp có chủ đích. Năm 1938, nhà hóa học Roy Plunkett đang nghiên cứu khí làm lạnh thì phát hiện một bình khí tetrafloetilen đã "biến mất", để lại một lớp bột trắng trơn nhẵn bám ở đáy bình — khí đã tự trùng hợp thành poli(tetrafloetilen), sau này được thương mại hóa với tên teflon, nổi tiếng nhờ khả năng chống dính dùng làm chảo chống dính. Câu chuyện này nhắc em rằng đằng sau mỗi cái tên polymer quen thuộc là một phản ứng trùng hợp hay trùng ngưng thật, có thể truy ngược lại đúng bằng quy tắc danh pháp vừa học.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Tên polymer = "poli" + tên monomer (đặt trong ngoặc nếu tên monomer từ hai từ trở lên). Nhiều polymer còn có tên riêng/thương mại quen dùng hơn tên hệ thống. Copolime gọi tên bằng cả hai (hay nhiều) monomer, cách nhau dấu gạch nối, trong ngoặc đơn.

Chương tiếp theo đi sâu vào phản ứng tạo ra polymer — bắt đầu với phản ứng trùng hợp, cơ chế đứng sau PE, PP, PVC và nhiều loại cao su tổng hợp.