So sánh phản ứng cộng hợp và phản ứng trùng hợp môn Hoá 11
Mn giúp mình với ạ 11…
Mn giúp mình với ạ 11h nộp rồi
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi so sánh hai loại phản ứng rất quan trọng trong chương trình Hóa học 11: phản ứng cộng hợp và phản ứng trùng hợp.
Đây là hai khái niệm thường khiến các em nhầm lẫn, nhưng cô tin rằng sau bài giảng này, các em sẽ nắm vững sự khác biệt và đặc điểm của từng loại.
Chúng ta cùng bắt đầu nhé!
Mục tiêu của bài học hôm nay:
Hiểu rõ bản chất, điều kiện, cơ chế và đưa ra các ví dụ minh họa cho phản ứng cộng hợp và phản ứng trùng hợp, từ đó phân biệt được hai loại phản ứng này.
—
Phần 1: So sánh phản ứng cộng hợp và phản ứng trùng hợp
Trước hết, chúng ta sẽ lập một bảng so sánh để dễ dàng theo dõi sự khác biệt giữa hai loại phản ứng này.
- Tiêu chí so sánh
- Phản ứng cộng hợp
- Phản ứng trùng hợp
- Định nghĩa
- Phản ứng cộng hợp là phản ứng hóa học trong đó phân tử kết hợp với nhau tạo thành một phân tử lớn hơn.
- Phản ứng trùng hợp là phản ứng hóa học trong đó nhiều phân tử nhỏ giống nhau (gọi là monome) kết hợp lại với nhau tạo thành một phân tử rất lớn (gọi là polime).
- Chất tham gia
- Thường là các hợp chất có liên kết bội (liên kết đôi C=C, liên kết ba C≡C) hoặc có các nguyên tử, nhóm nguyên tử có khả năng phản ứng. Ví dụ: anken, ankin, anđehit, xeton, axit cacboxylic…
- Các phân tử nhỏ, gọi là monome. Monome thường chứa liên kết bội (ví dụ: etilen, propilen, vinyl clorua) hoặc vòng kém bền có thể mở vòng (ví dụ: caprolactam).
- Sản phẩm
- Thường là một hợp chất hữu cơ duy nhất, phân tử có thể lớn hơn hoặc không đáng kể so với chất phản ứng.
- Là một polime, là một đại phân tử, được tạo thành từ nhiều đơn vị lặp lại của monome.
- Cơ chế phản ứng
- Thường xảy ra theo cơ chế cộng vào liên kết bội (ví dụ: cộng H₂, halogen, HX…).
- Có hai cơ chế chính: cộng hợp theo gốc (thường xúc tác bởi peoxit) và cộng hợp theo ion (thường xúc tác bởi axit hoặc bazơ).
- Bản chất phản ứng
- Phá vỡ một liên kết π trong liên kết bội để tạo thành hai liên kết σ mới.
- Phá vỡ các liên kết π trong monome để tạo thành các liên kết σ nối giữa các monome, hình thành mạch polime dài.
- Số lượng phân tử
- Số lượng phân tử ban đầu và phân tử sản phẩm thường ít hơn hoặc tương đương.
- Số lượng phân tử monome tham gia phản ứng rất lớn (thường là hàng nghìn đến hàng triệu), chỉ tạo thành một phân tử polime duy nhất.
- Ví dụ
- Cộng H₂ vào etilen:
CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃ (xúc tác Ni, nhiệt độ) - Cộng Br₂ vào etilen:
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br (nước brom bị mất màu) - Trùng hợp etilen:
nCH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)n (xúc tác, nhiệt độ, áp suất) - Trùng hợp propilen:
nCH₂=CH-CH₃ → (-CH₂-CH(CH₃)-)n
—
Phần 2: Phân tích sâu hơn
Bây giờ, chúng ta sẽ đi sâu vào từng loại phản ứng để hiểu rõ hơn nhé.
2.1. Phản ứng cộng hợp
Khái niệm: Phản ứng cộng hợp là phản ứng hóa học mà trong đó hai hay nhiều phân tử kết hợp với nhau tạo thành một phân tử duy nhất lớn hơn mà không sinh ra sản phẩm phụ.
Đặc điểm:
* Thường xảy ra với các hợp chất hữu cơ có liên kết bội (C=C, C≡C) hoặc các nhóm chức có thể tham gia phản ứng cộng.
* Liên kết π trong liên kết bội bị đứt, các nguyên tử trong phân tử phản ứng được thêm vào phân tử còn lại.
* Tổng số nguyên tử trong các chất phản ứng bằng tổng số nguyên tử trong sản phẩm.
Ví dụ minh họa:
* Cộng hiđro (H₂) vào anken:
Phương trình tổng quát: R-CH=CH-R’ + H₂ → R-CH₂-CH₂-R’ (xúc tác Ni, Pt hoặc Pd; nhiệt độ)
Ví dụ cụ thể: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃ (etilen cộng hiđro tạo etan)
Lý do áp dụng: Phân tử etilen có liên kết đôi C=C, có khả năng cộng H₂ vào liên kết này.
* Cộng halogen (X₂) vào anken:
Phương trình tổng quát: R-CH=CH-R’ + X₂ → R-CHX-CHX-R’ (X = Cl, Br, I)
Ví dụ cụ thể: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br (etilen cộng brom tạo 1,2-đibrometan)
Lý do áp dụng: Liên kết đôi C=C trong etilen dễ dàng phản ứng với brom, làm mất màu nước brom.
* Cộng hợp axit halogenhidric (HX) vào anken:
Nguyên tắc: Cộng theo quy tắc Markovnikov (nguyên tử H ưu tiên cộng vào nguyên tử C mang nhiều H hơn ở liên kết đôi).
Ví dụ cụ thể: CH₃-CH=CH₂ + HBr → CH₃-CHBr-CH₃ (propen cộng HBr tạo 2-brompropan)
Lý do áp dụng: Liên kết đôi C=C và sự khác biệt về số lượng nguyên tử H gắn vào hai nguyên tử C của liên kết đôi dẫn đến việc áp dụng quy tắc Markovnikov.
2.2. Phản ứng trùng hợp
Khái niệm: Phản ứng trùng hợp là phản ứng hóa học trong đó nhiều phân tử nhỏ giống nhau (monome) liên kết với nhau tạo thành một phân tử rất lớn (polime) mà không kèm theo sự giải phóng phân tử nhỏ.
Đặc điểm:
* Các monome tham gia phản ứng phải có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp, thường là các hợp chất có liên kết bội hoặc có vòng kém bền.
* Liên kết π trong monome bị đứt để tạo thành các liên kết σ nối giữa các đơn vị monome, tạo thành mạch polime dài.
* Phản ứng này có thể xem như một phản ứng cộng hợp liên tiếp nhiều lần.
Ví dụ minh họa:
* Trùng hợp etilen tạo polietilen:
Phương trình: nCH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)n (xúc tác, nhiệt độ, áp suất)
Ở đây, n có thể lên tới hàng nghìn hoặc hàng triệu.
Lý do áp dụng: Etilen có liên kết đôi C=C, khi có xúc tác, nhiệt độ, áp suất phù hợp, các phân tử etilen nối tiếp nhau tạo thành mạch polietilen.
* Trùng hợp stiren tạo polistiren:
Phương trình: nC₆H₅-CH=CH₂ → (-CH(C₆H₅)-CH₂-)n (xúc tác, nhiệt độ, áp suất)
Lý do áp dụng: Stiren có liên kết đôi C=C tương tự etilen, cho phép thực hiện phản ứng trùng hợp.
* Trùng hợp vinyl clorua tạo polivinyl clorua (PVC):
Phương trình: nCH₂=CHCl → (-CH₂-CHCl-)n (xúc tác, nhiệt độ, áp suất)
Lý do áp dụng: Vinyl clorua cũng có liên kết đôi C=C, là monome để sản xuất PVC, một loại nhựa thông dụng.
—
Phần 3: Phân biệt rõ ràng
Để các em nhớ lâu hơn, chúng ta hãy cùng hệ thống lại những điểm mấu chốt để phân biệt hai loại phản ứng này:
* Số lượng phân tử tham gia: Phản ứng cộng hợp thường chỉ có 2 phân tử tham gia (ví dụ: anken + H₂). Phản ứng trùng hợp là sự kết hợp của RẤT NHIỀU phân tử monome giống nhau.
* Bản chất sản phẩm: Phản ứng cộng hợp tạo ra một hợp chất hữu cơ duy nhất. Phản ứng trùng hợp tạo ra một đại phân tử (polime) có cấu trúc lặp đi lặp lại.
* Ý nghĩa thực tiễn: Phản ứng cộng hợp thường dùng để điều chế các hợp chất hữu cơ có cấu trúc nhất định. Phản ứng trùng hợp là phương pháp chính để tổng hợp các vật liệu polime quan trọng trong đời sống như nhựa, cao su, sợi tổng hợp.
—
Bài tập ví dụ (Dành cho các em tự luyện tập và củng cố):
Xác định xem các phản ứng sau đây là phản ứng cộng hợp hay phản ứng trùng hợp:
1. CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃
2. nCH₂=C(CH₃)-COOCH₃ → [-CH₂-C(CH₃)(COOCH₃)-]n
3. C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂
4. nCH₂=CH-CN → [-CH₂-CH(CN)-]n
Đáp án gợi ý:
1. Phản ứng cộng hợp (cộng HCl vào anken).
2. Phản ứng trùng hợp (trùng hợp metyl metacrylat).
3. Phản ứng cộng hợp (cộng Cl₂ vào etilen).
4. Phản ứng trùng hợp (trùng hợpAcrylonitrin).
—
Cô hy vọng qua bài giảng chi tiết này, các em đã có cái nhìn rõ ràng và phân biệt được phản ứng cộng hợp và phản ứng trùng hợp. Đây là hai kiến thức nền tảng quan trọng, giúp các em giải quyết nhiều bài tập nâng cao hơn sau này.
Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!
+) Giống nhau:
– Chất phản ứng được tạo nên từ nhiều chất
– Chỉ tạo 1 sản phẩm.
+) Khác nhau:
– Với cộng hợp: Chất ban đầu gồm 2, 3 chất hợp với nhau tạo thành sản phẩm; còn trùng hợp được tạo nên từ rất nhiều phân tử (còn gọi là monome)
– Sản phẩm của phản ứng trùng hợp (polime) có phân tử khối rất lớn, còn PU cộng hợp thì có M của sản phẩm nhỏ.
VD:
– Phản ứng cộng hợp: \(C_2H_4+H_2\xrightarrow{Ni, t^o}C_2H_6\)
– Phản ứng trùng hợp: \(nC_2H_4\xrightarrow{t^o,p,xt}(-CH_2-CH_2-)_n\)