合成高分子化合物是化学领域中的一个重要分支,尤其在高中化学教育中占据显著地位。本课时主要探讨的是合成高分子化合物的基本方法之一——加成聚合反应。加聚反应是通过小分子之间的加成反应形成高分子化合物的过程,这些小分子被称为单体。在这个过程中,单体分子中的不饱和键(如碳碳双键或三键)结合在一起,形成一个连续的链状结构,即聚合物。
以乙烯(CH2=CH2)合成聚乙烯为例,这是一个典型的加聚反应。在催化剂的作用下,多个乙烯分子通过其双键相互连接,生成了无规线型的聚乙烯分子([CH2 CH2]n)。在这个过程中,乙烯是单体,[CH2 CH2]是链节,n是聚合度,表示聚乙烯分子中链节的数目,而聚乙烯则是形成的聚合物。
加聚反应的特点主要包括两点:
1. 单体必须含有不饱和键,例如烯烃(如乙烯、丙烯)、二烯烃、炔烃(如乙炔)或者某些含醛基的化合物。这些不饱和键在反应中被用作聚合的起始点,使得单体能够相互连接。
2. 加聚反应通常没有副产物生成,反应过程中的小分子完全转化成了聚合物,这使得该类反应具有很高的产率和纯度。
在学习加聚反应时,了解不同类型的单体及其对应的聚合物至关重要。例如,丙烯(CH2=CHCH3)可以聚合形成聚丙烯,氯乙烯(CH2=CHCl)聚合得到聚氯乙烯,丙烯腈(CH2=CHCN)可以转化为聚丙烯腈(即腈纶),丙烯酸(CH2=CHCOOH)则能生成聚丙烯酸,醋酸乙烯酯(CH3COOCH=CH2)聚合后为聚醋酸乙烯酯,而丁二烯(CH2=CH—CH=CH2)能形成聚丁二烯,乙炔(HC≡CH)则可以转化为聚乙炔。
通过比较单体和聚合物的结构简式,我们可以观察到单体中的不饱和键在聚合物中消失,取而代之的是一个连续的碳链。这揭示了聚合物与单体之间的基本联系:单体是构建聚合物的基本单元,它们通过化学反应结合,形成具有复杂结构和性质的高分子材料。
在实际学习中,学生需要掌握不同单体的识别,理解它们如何通过加聚反应转化为聚合物,并能熟练完成类似课本P101中的表格练习,加深对聚合物结构和合成方法的理解。同时,通过思考与交流,探究聚合物的物理和化学性质与其单体结构的关系,有助于深化对高分子化学这一主题的认识。