范例1聚合物的性质6课件.ppt
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- 范例 聚合物 性质 课件
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1、(配合翰版課本 P.124;講義 P.132)一、定義1.聚合反應:許多小分子經由化學反應,重複以共價鍵相互結合,形成大分子的過程。2.單體:構成聚合物的小分子。3.單體單元:在聚合物結構中,重複出現的部分。4.聚合物:又稱為高分子化合物,為分子量非常大的物質。5.聚合度:一個高分子所含單體的數目,以 n 表示,但 n 為非固定值。(配合翰版課本 P.125;講義 P.132)二、聚合物的性質1.聚合物通常是由不同數目的單體聚合而成的混合物,故聚合物的分子量多以平均分子量表示,其平均分子量大約在 103 以上。2.聚合物的性質與其單體的性質差異甚大。:乙烯(有 鍵)和聚乙烯(全為 鍵)化學性質
2、 不同。3.若聚合物的分子鏈上有官能基,其性質與單體的官能基相同,但這些官能基的活性,會受鄰近官能基的影響。例:和均具有可解離的 H。4.聚合物的分子間有很強的分子間作用力,可利用其機械性加工成各種製品。但若聚合物的分子有側鏈,會影響分子排列的緊密性,造成比重減小及機械強度降低。:高密度聚乙烯材質偏硬;低密度聚乙烯材質較軟。例 例 下列關於聚合物的敘述,何者錯誤?(A)聚合物是由不同數目的單體分子組成之混合物(B)聚合物鏈上所接的官能基保有此官能基原有之化性(C)聚合物有側鏈時,並不影響其比重大小及機械性質(D)聚合物鏈上所接的官能基之活性會受到鄰近官能基的影響(E)聚合物很難結晶成晶體,所以
3、沒有一定的熔點。(C)答:解:(C)聚合物有側鏈時,會影響分子排列的緊密性,而使比重減小及機械強度降低。範例範例 1聚合物的性質聚合物的性質下列有關聚合物的敘述,何者正確?(A)聚合物為純物質(B)易形成晶體(C)聚合物的分子量為其平均分子量(D)組成的單體僅限一種。(C)答:解:聚合物為混合物,其分子量以平均分子量表示;由於聚合物分子大小不一,故無法形成晶體;組成聚合物的單體可一種或多種聚合。類題類題 1-1聚乙烯之分子式可以 表示,若某聚乙烯之分子量約 40000,則其 n 值約為若干?(A)2000(B)1400(C)1000(D)700(E)500。(B)答:解:4000028 n40
4、000解得 n14281400範例範例 2聚合度之計算聚合度之計算直鏈狀飽和烴燃燒,每 1 mol CH2 原子團放熱 156 kcal。求 100 g 聚乙烯完全燃燒,約放熱若干 kcal?(A)1500(B)1300(C)1200(D)1100(E)800。(D)答:解:類題類題 2-1228n1 mol 2n mol CH1002n 156 1114.31100(kcal)28n聚乙烯分子量聚乙烯有(配合翰版課本 P.125、P.126;講義 P.133)三、加成與縮合聚合反應1.加成聚合反應:單體間藉由化學鍵結合而成聚合物,沒有損失單體中任何原子,也沒有產生其他副產物,即聚合物的單體單
5、元之原子種類及數目與單體相同。(1)單體:具有不飽和 鍵的 CC 或 CC 的化合物。加成聚合反應:乙烯聚合反應。(2)特性:聚合物所含元素的質量百分率組成與單體相同,聚合物的分子量即為單體分子量的整數倍。例 動畫:加成聚合反應2.縮合聚合反應:具有雙官能基單體相互結合時,經由脫去水、醇、氨或鹵化物等小分子而聚合成高分子的反應。(1)單體:通常至少含有兩個官能基的化合物,在不同方位進行連續的分子間縮合反應。:由乙二醇和對苯二甲酸單體,縮合聚合成聚 對苯二甲酸乙二酯(PET)。上述物質是商品名稱為達克綸的聚酯纖維,可作為衣料纖維,亦可製成寶特瓶。(2)特性:聚合物所含元素的質量百分率組成與單體不
6、同。例 動畫:縮合聚合反應(配合翰版課本 P.127;講義 P.134)四、同元聚合物與共聚物1.同元聚合物:由一種單體聚合而成的聚合物。:聚氯乙烯是由氯乙烯聚合而成;澱粉是由-葡萄糖聚合而成。例 2.共聚物:由兩種或兩種以上的單體聚合而成的聚合 物。:耐綸-66 是由 1,6-己二胺和己二酸縮合聚合而成。例 下列何者是加成聚合反應的必要條件?(A)單體為多官能基化合物(B)單體為不飽和有機化合物(C)由兩種以上的單體聚合而成(D)聚合過程中釋出小分子(E)單體單元和單體含有之原子種類及數目不同。(B)答:解:(A)縮合聚合反應的單體才需具此條件。(C)可以由一種或多種單體進行聚合。(D)縮合
7、聚合反應才會釋出小分子。(E)單體單元和單體有相同的原子種類及數目。範例範例 3加成反應的條件加成反應的條件下列何種物質可作為縮合聚合反應的單體?(D)答:解:(D)單體至少有兩種官能基可進行縮合反應。類題類題 3-1有關聚乙烯的敘述,哪些正確?(A)以乙烯為單體(B)是一種縮合聚合物(C)是一種加成聚合物(D)為同元聚合物(E)為共聚物。(A)(C)(D)答:解:聚乙烯(PE)為加成聚合物,單體為乙烯的同元聚合物。範例範例 4聚乙烯的性質聚乙烯的性質下列各種有機分子,哪些可作為加成聚合物之單體?(B)(D)(E)答:解:單體必須具有不飽和的 鍵,方可進行加成聚合。類題類題 4-1(配合翰版課
8、本 P.128 P.131;講義 P.135)五、塑膠1.定義:以高分子量的合成樹脂為主要成分,加入適當的添加劑,如塑化劑、穩定劑、著色劑等,經過加工成型的材料。塑化劑:為削弱聚合物分子間的凡得瓦力,從而增加聚合物分子鏈的移動性,降低分子的結晶度,增加它的可塑性。常用的是鄰苯二甲酸酯類。:鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)。例 非凡電視-臺灣發明王 9-1(抗靜電的玉米塑膠)2.分類:根據熱性能和加工特性。(1)熱塑性塑膠:結構:聚合鏈都是線形或帶支鏈的結構,分子鏈間只有分子間作用力。特性:具有加熱軟化、冷卻硬化的特性,可回收重新塑造再利用的塑膠。回收標誌:由美國 塑膠製品協會訂定常用
9、的塑膠編碼,由三個箭頭所形成的三角形、底部標示縮寫的塑膠名稱,中間數字代表塑膠的材質。:代表編號 1 PET 塑膠的回收標誌。常見的熱塑性塑膠回收標誌、結構、單體與實例:回收標誌名稱與結構單體實例PET聚對苯二甲酸乙二酯乙二醇HOCH2CH2OH對苯二甲酸寶特瓶、聚酯纖維、產品包裝紙例 回收標誌名稱與結構單體實例HDPE高密度聚乙烯乙烯塑膠瓶、檔案夾、水桶、塑膠箱PVC聚氯乙烯氯乙烯電線外皮、防水用品、人造皮革1.2.回收標誌名稱與結構單體實例LDPE低密度聚乙烯乙烯塑膠袋、保鮮膜PP聚丙烯丙烯容器、奶瓶、醫療器具、毛毯3.環保杯回收號碼 非耐熱標示!回收標誌名稱與結構單體實例PS聚苯乙烯苯乙
10、烯保麗龍、藥品容器、絕緣材料OTHER 其他類材質,如玻璃纖 維、耐綸、聚碳酸酯及 聚乳酸等衣服纖維、光碟片、樹脂鏡片4.HDPE 分子鏈中含支鏈少,密度較大,材質強度較硬。PVC 材質含有氯元素,而且製造 PVC 一定有添加劑或塑化劑,所以,一般禁止在食品或飲料的包裝膜及容器上使用。LDPE 分子鏈中含有較多的長短支鏈,密度較小,材質強度較軟。發泡聚苯乙烯俗稱保麗龍,目前較多使用的發泡劑為二氧化碳。1.2.3.4.(2)熱固性塑膠:結構:為網狀的聚合物。特性:質地堅硬,固化成型後再受熱也不易熔化變形。雖然耐高溫,卻無法回收再利用,因此容易造成環保問題。常見熱固性塑膠的結構、單體及其用途:名稱
11、與結構單體用途酚甲醛樹脂,俗稱電木 插座、開關、電路板等苯酚甲醛名稱與結構單體用途尿素甲醛樹脂 電器外殼,建築的保溫材料尿素甲醛名稱與結構單體用途美耐皿樹脂,又名聚脲樹脂 廚具、餐具等三聚氰胺甲醛分析甲、乙、丙三種塑膠的組成,其結構如下圖所示:回答下列問題:(1)何者屬於熱塑性塑膠?(2)何者屬於熱固性塑膠?(1)甲、乙(2)丙答:範例範例 5聚合物的結構聚合物的結構以下列物質的代號:(a)葡萄糖、(b)澱粉、(c)耐綸、(d)寶特瓶、(e)纖維素、(f)胺基酸、(g)蛋白質、(h)電木、(i)聚氯乙烯,回答下列問題:(1)何者不是聚合物?(2)何者為天然聚合物?(3)何者為合成聚合物?(4)
12、合成聚合物中,哪些為熱塑性聚合物?(5)合成聚合物中,哪些為熱固性聚合物?(1)(a)、(f)(2)(b)、(e)、(g)(3)(c)、(d)、(h)、(i)(4)(c)、(d)、(i)(5)(h)答:類題類題 5-1資源回收是配合永續發展的必要工作,標示有回收標誌 之廢容器,皆應回收。常見的七大塑膠標示如下表所示。下列敘述哪些正確?【100 指考】範例範例 6回收標誌的認識回收標誌的認識(A)標示有之塑膠容器可作為碳酸飲料瓶(B)標示與標示的塑膠材料是用不同的單體聚合而成(C)標示之塑膠容器,燃燒時可能會產生具有毒性的戴奧辛(D)標示之塑膠容器屬於熱塑性塑膠(E)標示之塑膠容器,主要是由苯與
13、乙烯兩種單體聚合而成。【100 指考】範例範例 6回收標誌的認識回收標誌的認識解:(A)PET 可作為寶特瓶材料,故可裝碳酸飲料。(B)均為乙烯單體,但製法不同。(C)PVC 燃燒會產生多氯聯苯、戴奧辛等有毒物質。(D)可回收塑膠皆為熱塑性塑膠。(E)聚苯乙烯的單體為苯乙烯,而苯乙烯的製法是將乙苯催化脫氫製得。(A)(C)(D)答:【100 指考】範例範例 6回收標誌的認識回收標誌的認識解:(D)結構為(A)(B)(C)答:類題類題 6-1關於聚酯纖維(達克綸)的敘述,哪些正確?(A)原料為對苯二甲酸與乙二醇(B)對苯二甲酸可由對二甲苯氧化而得(C)該纖維簡稱 PET,可作為寶特瓶的材料(D)
14、結構式為(E)由於相鄰聚合物鏈間產生氫鍵,該纖維具有彈性。(E)聚酯纖維鏈間沒有氫鍵。寫出下列聚合物單體的結構式:答:(2)(3)、(1)、範例範例 7聚合物單體的判斷聚合物單體的判斷下列各聚合物的化學結構,何者錯誤?解:類題類題 7-1(C)答:(配合翰版課本 P.132 P.134;講義 P.139)六、天然橡膠與常見的合成橡膠1.天然橡膠:(1)來源:取自橡膠樹所採集的天然乳膠,經凝固、乾燥等加工方式,製成的彈性固體原料。(2)單體:異戊二烯(中文系統 命名為 2-甲基-1,3-丁二烯)。(3)聚合物:天然橡膠的主要成分是順-1,4-聚異戊二烯,結構中仍有雙鍵。(4)加硫橡膠:美國人固特
15、異將天然橡膠進行硫化處理,使橡膠的分子鏈互相連結,因而具有彈性。2.合成橡膠:(1)原由:因天然橡膠的成本太高,且產量不足,故改以人工合成具有彈性的高分子材料取代天然橡膠。(2)來源:以石油、煤或穀物等原料,生產出具有二烯類的單體。(3)聚丁二烯橡膠:以 1,3-丁二烯為單體,在催化劑存在下,製成順式聚丁二烯。加硫處理後的聚丁二烯橡膠,具有彈性高、耐磨性好、抗老化佳,但抗拉強度及可塑性較天然橡膠差。一般用於耐熱膠管及鞋底。(4)氯丁二烯橡膠:以乙炔為原料,合成 2-氯-1,3-丁二烯,再聚合生成氯丁二烯橡膠。俗稱新平橡膠,耐熱性及耐燃性高,具優異的耐油性和耐化學侵蝕性。可用於製造耐油膠管、潛水
16、布料、救生艇等。(5)苯乙烯-丁二烯橡膠:由苯乙烯和丁二烯為單體所形成的共聚物。具有耐磨和抗拉性,且絕緣性佳,但不耐油及有機溶劑。廣泛用於輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫療器具及各種橡膠製品。(6)矽橡膠:又稱矽膠,俗名矽利康,是一種介於有機與無機的聚合物。R 為甲基、乙基或苯基,經由改變鏈長、R 的種類與鏈間的交聯,可得到不同組成與性質的材料。具有耐高溫、耐嚴寒,無臭、無味、無毒、耐水性和抗氧化能力。應用於醫療器材、汽車零件及建築用的密封 膠。下列關於天然橡膠的敘述,何者錯誤?(A)單體為 CH2C(CH3)CHCH2(B)化學式可寫成 (C)化學式可寫成(D)長期曝露在空氣中,會氧化而變得硬
17、且脆(E)在生膠中加適量硫粉,會使分子間產生硫橋,使橡膠更有彈性。(C)答:解:為天然橡膠的化學式。範例範例 8天然橡膠結構天然橡膠結構下列有關異戊二烯的敘述,哪些正確?(A)加熱天然橡膠分解產生(B)分子中有 鍵(C)有幾何異構物存在(D)可發生加成聚合反應(E)在催化劑存在下,可發生加氫反應,產生異戊烷。(A)(B)(D)(E)答:解:類題類題 8-1新平橡膠是一用途廣泛的橡膠,其結構如 所示。在適當條件下,試問新平橡膠可由下列哪一選項所建議的化合物聚合而得?(A)CH3CHCClCH3(B)HOCH2CHCClCH2OH(C)CH2CH2 與 CH2CHCl(D)CH2CHCClCH2(
18、E)HCHO 與 CHCCl。(D)答:解:【97 指考】範例範例 9新平橡膠的單體新平橡膠的單體合成新平橡膠需要下列哪些原料?(A)電石(B)水(C)氯化氫(D)催化劑(E)氫氣。解:類題類題 9-1(A)(B)(C)(D)答:82生物體中的大分子生物體中的大分子(配合翰版課本 P.137 P.141;講義 P.144)一、多醣1.由單醣聚合而成的天然聚合物,結構屬於聚醚類。自然界的多醣有澱粉、肝醣及纖維素。(1)單醣:常見有葡萄糖、果糖和半乳糖,結構含有 羥基、醛基或酮基,均為還原醣。(2)雙醣:由兩個單醣脫去一分子水而成,常見有蔗 糖、乳糖和麥芽糖,其中蔗糖為非還原醣。2.澱粉:(1)組
19、成:由成百上千個-葡萄糖縮合聚合而成的螺旋狀高分子,化學式為(C6H10O5)n,不具還原性,是植物儲存能量的一種方式。澱粉的分子結構(2)種類:澱粉依其鏈狀結構,可分為直鏈澱粉和分枝澱粉。直鏈澱粉:無分枝的螺旋結構,澱粉中大約有 20 25的存量。直鏈澱粉(如右圖)遇碘呈藍色,主因是澱粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子,經由凡得瓦力作用,形成一種藍黑色錯合物。分枝澱粉:自直鏈分出支鏈的澱粉結構,一般澱粉中分枝澱粉的含量約在 75 80。分枝澱粉遇碘呈紫紅色。(3)澱粉是綠色植物行光合作用的產物,大多存在植物的種子或塊根中。3.肝醣:(1)組成:結構與分枝澱粉相似,化學式為(C6H10O5)n,又稱
20、為動物澱粉,分枝較短且較多。(2)主要存在於肝臟與肌肉中,當劇烈運動或肌肉收縮時,肝醣會很快分解成葡萄糖,並可迅速提供能 量。4.纖維素:(1)組成:由數千個-葡萄糖縮合聚合而成的聚合物。纖維素的分子結構(2)是植物細胞壁的主要成分,無甜味及還原性,是自然界含量最多、分布最廣的一種多醣。(3)食物中的纖維素稱為膳食纖維,雖然不被人體消化吸收,但可促進腸道蠕動,利於糞便排出。草食動物與白蟻則依賴其消化道中的共生微生物,將纖維素分解,從而得以吸收利用葡萄糖。(4)纖維素可用於紡織和造紙,也可合成賽璐珞,賽璐珞可作為乒乓球與吉他撥片的材料,纖維素和醋酸酯化可製成醋酸纖維素,用於製造電影膠片、膠黏劑等
21、。下列有關澱粉和纖維素之敘述,何者錯誤?(A)澱粉在人體中可水解成葡萄糖(B)纖維素與澱粉是同分異構物(C)澱粉與纖維素之結構式不同,但實驗式相同(D)澱粉及纖維素同屬於聚醚類(E)澱粉和纖維素均無還原性。(B)答:解:(B)澱粉與纖維素的化學式為,n 值不同,因此不是同分異構物。範例範例 1澱粉與纖維素的性質澱粉與纖維素的性質(C)答:解:類題類題 1-1下列有關纖維素的敘述,何者錯誤?(A)是由-葡萄糖縮合而成(B)化學式為 H(C6H10O5)nOH,可推得單體單元為 C6H10O5(C)是一種還原醣(D)可用來製造炸藥(E)若是由 10000 個葡萄糖單元組成,則碳之重量百分率約為 4
22、4.4。(C)多醣均為非還原醣。(E)12616210044.4(配合翰版課本 P.141 P.146;講義 P.145)二、蛋白質與酵素1.存在與組成:(1)蛋白質是生物體的重要組成物質,人體的肌肉、毛髮、指甲和皮膚,大部分的成分是蛋白質。(2)組成單體:-胺基酸,常見者約有 20 種。(3)蛋白質是由許多-胺基酸藉醯胺鍵(肽鍵)連接而成的聚醯胺,屬高分子量的天然聚合物。2.胺基酸:(1)-胺基酸是分子結構中胺基(NH2)與羧基(COOH)都連接在同一個 C 上的有機化合物(如右圖)。(2)胺基酸既能與酸,也能與鹼結合成鹽,故為兩性物質,在中性溶液中,大多為離子結構。(3)胺基酸的結構:20
23、 種胺基酸中,若人體內無法自行合成,必須從膳食補充者,稱為必需胺基酸。如苯丙胺酸、色胺酸、離胺酸等共 10 種。胺基酸結構中,側鏈 R 不同導致胺基酸具有不同性質。:最簡單的胺基酸:甘胺酸的 R 為 H;丙胺 酸的 R 為 CH3;麩胺酸的 R 為 CH2CH2COOH。例 甘胺酸(學名為-胺基乙酸)是一種無色晶 體,有甘甜味,在膠原蛋白中存在有 的含 量。麩胺酸的鹽類麩胺酸一鈉可作為味精,是食物甘鮮味的由來,為一種烹飪的調味品。313.胺基酸之間的反應:(1)醯胺鍵:蛋白質是由胺基酸縮合而成的聚合物,利用不同分子間的羧基和胺基脫水縮合形成醯胺鍵,亦稱為肽鍵,結構為。(2)二肽:由兩個胺基酸分
24、子脫去一個水分子,形成含有一個肽鍵的分子。(3)三肽:三個胺基酸分子脫去兩個水分子,形成含有兩個肽鍵的分子。(4)多肽:多個胺基酸分子以肽鍵連結而成的分子。(5)蛋白質與多肽的區別:通常以分子量作為界定標準,分子量大於 5000 者為蛋白質,小於 5000 者為多肽。人體的胰島素是由 51 個胺基酸所組成,其分子量為 5808,常視為蛋白質。4.蛋白質的構造:(1)多肽或蛋白質分子中,胺基酸殘基排列的順序稱為胺基酸序列,用以表示多肽或蛋白質的特性。蛋白質的一級構造僅表示出胺基酸的順序。(2)多肽或蛋白質中,利用不同胺基酸殘基間的 CO 和 NH 基團間的氫鍵,形成安定性較高的二級構造,主要有-
25、螺旋和-褶板結構。-螺旋結構中,蛋白質骨架捲曲成螺旋狀,藉由其分子內氫鍵穩定其構形。:羽毛、毛髮、肌肉及動物的角質。例 -褶板結構中,藉由分子間氫鍵來穩定其構 形,由於以平板狀呈現,所以光滑柔軟。:蠶絲、蜘蛛絲。例 5.酵素(酶):(1)定義:為生物體內的催化劑,促進生物體內生化反應的物質。(2)組成:大多數的酶是蛋白質,具有蛋白質的性質;少數的酶並非蛋白質,如具有 RNA 結構的核糖 酶,並非是蛋白質。(3)性質:酵素催化反應的對象稱為受質,受質只能在酵素表面的活性部位發生反應。酶具有特異性,每一種酶只對某種或某類受質起反應。:麥芽糖酶只能使-葡萄糖 的醣苷鍵斷裂。例 酶的特異性就如同拼圖的
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