สรุปเนื้อหา พอลิเมอร์ คืออะไร
พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วย หน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ ซึ่งหน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร์นั้นเรียกว่า มอนอเมอร์ (Monomer)
พอลิเมอร์ มี่กี่ประเภท
1. กรณีแบ่งตามแหล่งกำเนิดของพอลิเมอร์ จะมี 2 ประเภท ได้แก่
1.1 พอลิเมอร์ธรรมชาติ ซึ่งเป็นได้ทั้งสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ เช่น ไกลโคเจน แป้ง ทรายซิลิกา
1.2 พอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่น พลาสติก ยางสังเคราะห์
2. กรณีแบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ จะมี 2 ประเภท ได้แก่
2.1 โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน
2.2 โคพอลิเมอร์ (Copolymer) เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ ของมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น สายโซ่ของโปรตีน เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากกรดอะมิโนต่างชนิดกันมารวมตัวกัน
3. กรณีแบ่งตามคุณสมบัติหรือการใช้งานของพอลิเมอร์ จะแบ่งได้ 3 ประเภท ได้แก่
3.1 เส้นใย ซึ่งมีลักษณะเป็นเส้นเล็กยาว มีความแข็งแรง และทนต่อแรงดึงตามความยาวของเส้น เช่น ขนสัตว์ ไหม เส้นใยสังเคราะห์ ฝ้าย
3.2 สารยืดหยุ่น เป็นพอลิเมอร์ที่สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างเมื่อยืดดึงและเมื่อปล่อยก็จะกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ ทั้งนี้ เนื่องจากแรงยึดระหว่างโมเลกุลไม่แข็งแรงมากนัก เมื่อถูกยืดโมเลกุลก็จะยืดออกและเรียงตัวเป็นระเบียบ แต่เมื่อปล่อยจากการยืดก็จะกลับสู่สภาพที่เป็นสายโซ่ที่พันขดกันเป็นก้อนเหมือนเดิม เช่น ถุงมือยาง ยางรถยนต์
3.3 พลาสติก เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้นใช้แทนวัสดุธรรมชาติ บางชนิดเมื่อเย็นก็แข็งตัว เมื่อถูกความร้อนก็อ่อนตัว บางชนิดแข็งตัวถาวร เช่น ไนลอน เสื้อผ้า ฟิล์ม ภาชนะ
พอลิเมอร์มีโครงสร้างแบบไหน
1. โครงสร้างแบบโซ่ตรงหรือแบบสายยาว เป็นโครงสร้างที่มอนอเมอร์จะสร้างพันธะเรียงต่อกันเป็นเส้นตรง มีสมบัติเหนียว แข็งแรง สามารถยืดตัวและโค้งงอได้ เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและจะแข็งตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง สามารถเปลี่ยนกลับไปกลับมาได้โดยที่สมบัติของพอลิเมอร์ไม่เปลี่ยนแปลง
2. โครงสร้างแบบกิ่งหรือแบบสาขา เป็นโครงสร้างที่มีมอนอเมอร์มายึดกันและแตกกิ่งก้านสาขาออกจากโซ่พอลิเมอร์หลัก ซึ่งโครงสร้างแบบนี้จะมีลักษณะคล้ายโครงสร้างแบบยาว แต่จะมีความหนาแน่นน้อยและโค้งงอได้ดีกว่า เนื่องจากมีกิ่งก้านสาขาขวางกั้นอยู่ระหว่างโมเลกุลของสายพอลิเมอร์นั่นเอง
3. โครงสร้างแบบร่างแหหรือแบบตาข่าย เป็นโครงสร้างที่มอนอเมอร์นั้นเชื่อมต่อกันเป็นร่างแห ภายในโมเลกุลมีกิ่งก้านสาขาเชื่อมโยงกัน มีสมบัติแข็งแรง ทนทาน โค้งงอได้น้อย คงรูปร่างไม่ยืดหยุ่น และทนความร้อนได้ดี เนื่องจากโมเลกุลยึดกันแน่นในทุก ๆ ทิศทาง
การสังเคราะห์พอลิเมอร์ คืออะไร
การสังเคราะห์พอลิเมอร์ เกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่า ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization) ของมอนอเมอร์ มีอยู่ 2 แบบหลัก ๆ โดยแบ่งตามลักษณะการเกิดปฏิกิริยา ดังนี้
1. ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบต่อเติม (Addition Polymerization) คือ ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์จากมอนอเมอร์ที่มีพันธะคู่รวมตัวกัน เมื่อเกิดการรวมตัวพันธะคู่จะเปิดออกแล้วต่อกันเป็นพอลิเมอร์ที่ยาวออกไป เกิดเป็นไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว โดยอาศัยอุณหภูมิ ความดัน และตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม
2. ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่น (Condensation Polymerization) เกิดจากมอนอเมอร์อย่างน้อย 2 ชนิดมารวมกัน โดยแต่ละชนิดมีหมู่ที่ทำหน้าที่เฉพาะมากกว่าหนึ่งหมู่ เมื่อรวมหรือควบแน่นกันจะมีสารโมเลกุลเล็ก
พอลิเมอร์ในชีวิตประจำวัน มีอะไรบ้าง
1. พลาสติก ซึ่งแบ่งได้ 2 ประเภท คือ เทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) และ เทอร์โมเซตพลาสติก (Thermosetplastic) โดย
- เทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) เป็นพลาสติกที่มีโครงสร้างแบบโซ่ตรง หรือโครงสร้างแบบกิ่งเป็นสายยาว เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและหลอมเหลว แต่หากอุณหภูมิลดลงจะกลับไปแข็งตัวตามเดิม อีกทั้งยังสามารถหลอมซ้ำและทำให้เป็นรูปร่างเดิมหรือรูปร่างใหม่โดยที่สมบัติของพลาสติกยังคงเดิมได้อีกด้วย
- เทอร์โมเซตพลาสติก (Thermosetplastic) คือ พลาสติกที่มีโครงสร้างแบบตาข่ายหรือร่างแห หากได้รับความร้อนจะไม่อ่อนตัว เมื่อขึ้นรูปแล้วจะแข็งตัวและมีความแข็งแรง ทนต่อความร้อนและความกดดัน กรณีที่เกิดการแตกหักหรือไหม้กลายเป็นขี้เถ้าจะไม่สามารถนำกลับไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ได้
2. เส้นใยสังเคราะห์ โดยสังเคราะห์ขึ้นจากปฏิกิริยาการรวมตัวระหว่างมอนอเมอร์ 2 ชนิด ที่ไม่มีพันธะคู่ระหว่างอะตอมคาร์บอนกับคาร์บอน แต่มีหมู่อื่นซึ่งไวต่อปฏิกิริยาแทน เช่น หมู่แอมิโน (–NH2) หมู่คาร์บอกซิล (–CO2H) หรือหมู่ไฮดรอกซิล (–OH) เส้นใยที่ผลิตได้จะมีความเหนียว ทนทาน ยับยาก ซักรีดได้ง่าย และทนกรด-เบสได้ดีกว่าเส้นใยธรรมชาติ
3. ยาง ซึ่งมีทั้งยางธรรมชาติ ที่เกิดจากมอนอเมอร์ที่เรียกว่า ไอโซพรีน รวมตัวกันเป็นพอลิไอโซพรีน และยางสังเคราะห์ ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่มีสมบัติยืดหยุ่นได้สูงมาก แต่หากได้รับความร้อนสูงเป็นเวลานาน สมบัติต่างๆ จะเสียไป และไม่สามารถหลอมกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยยางนั้นมีหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นนีโอพรีน ยางเอสบีอาร์ และยางเอบีเอส
4. ซิลิโคน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่น โมเลกุลของมอนอเมอร์แต่ละโมเลกุลจะประกอบด้วยสารอนินทรีย์
5. โฟม โดยโฟมนั้นเป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ผ่านกระบวนการเติมแก๊สให้เกิดฟองจำนวนมากแทรกอยู่ระหว่างเนื้อพลาสติก ส่งผลให้เนื้อโฟมเบาและมีความยืดหยุ่น นิยมใช้สำหรับการบรรจุอาหารได้ทั้งอาหารร้อนและอาหารเย็น แต่มีข้อเสียคือย่อยสลายเองทางธรรมชาติได้ยากและยากในการกำจัด
ตัวอย่างข้อสอบ เรื่อง พอลิเมอร์
1. พอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างแบบใดที่มีความแข็งมากแต่ ไม่ยืดหยุ่น เมื่อได้รับความร้อนสูงจะแตก ?
ก.โครงสร้างแบบกิ่ง
ข.โครงสร้างแบบเส้น
ค.โครงสร้างแบบร่างแห
ง.โครงสร้างแบบกิ่งและแบบร่างแห
2. เพราะเหตุใดพลาสติกเทอร์มอเซต เมื่อขึ้นรูปด้วยการผ่านความร้อนหรือแรงดันแล้วจะไม่สามารถน้ากลับมาขึ้นรูปใหม่ได้อีก
ก. เพราะพอลิเมอร์มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่โมเลกุลแบบกิ่ง
ข. เพราะพอลิเมอร์มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่โมเลกุลแบบเส้น
ค. เพราะพอลิเมอร์มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่โมเลกุลแบบร่างแห
ง. เพราะพอลิเมอร์มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่โมเลกุลแบบกิ่งและแบบเส้น
3. ข้อใดเป็นมอนอเมอร์ของสารพอลิเมอร์ที่มีชื่อว่าพอลิเอทิลีน
ก. มีเทน
ข. เอทิลีน
ค. เอทิล
ง. มอนอเอทิลีน
4. ข้อใดเป็นสาเหตุที่ทำให้พลาสติกแต่ละชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน
ก. เพราะมีโครงสร้างต่างกัน
ข. เพราะมีองค์ประกอบของมอนอเมอร์ต่างกัน
ค. เพราะมีการผลิตจากเม็ดพลาสติกต่างชนิดกัน
ง. ข้อ ก และ ข
5. ข้อใดที่ควรผลิตขึ้นจากเทอร์มอพลาสติก
ก. ท่อน้ำ ปลั๊กไฟ โทรศัพท์
ข. ถังน้ำ เครื่องเล่นเด็ก ผ้าปูโต๊ะ
ค. อ่างน้ำ พรมน้ำมัน กรอบแว่นตา
ง. ขวดน้ำ ด้ามกระทะ กระเบื้องยาง
