Contoh penyelesaian: Polimer

Kerjakan setiap contoh dengan menutup jawapan, mencubanya sendiri, kemudian menyemak kaedah anda dengan penyelesaian. Setiap contoh menandakan kesilapan yang paling kerap merugikan markah. Ini soalan asli yang ditulis dalam gaya SPM, bukan kertas lepas, dan ia dibina terus daripada empat standard kandungan bab Polimer Tingkatan 5.

Contoh 1, Mencari monomer polimer penambahan

Soalan. Satu polimer sintetik mempunyai unit berulang –CH₂–CHCl– yang ditulis dalam kurungan dengan subskrip n. Namakan dan berikan formula monomernya.

Penyelesaian. Ambil satu unit berulang dan pulihkan ikatan ganda dua karbon–karbon antara dua atom karbon. Monomernya ialah CH₂=CHCl, kloroetena. Polimer itu sendiri ialah poli(kloroetena) atau PVC.

Kesilapan biasa: menulis monomer dengan ikatan tunggal (CH₂–CHCl) atau membiarkan satu ikatan tergantung. Monomer polimer penambahan mesti molekul yang lengkap dan neutral dengan ikatan ganda dua C=C dikembalikan.

Contoh 2, Daripada monomer kepada unit berulang

Soalan. Etena, CH₂=CH₂, mengalami pempolimeran penambahan. Lukis unit berulang polimer yang terbentuk dan namakannya.

Penyelesaian. Ikatan ganda dua terbuka, dan setiap karbon membentuk ikatan dengan unit seterusnya. Unit berulangnya ialah –CH₂–CH₂– dalam kurungan dengan subskrip n, dan polimernya ialah politena (poli(etena)).

Kesilapan biasa: mengekalkan ikatan ganda dua dalam unit berulang. Dalam polimer penambahan ikatan ganda dua sudah terbuka, jadi rantai hanya mengandungi ikatan tunggal.

Contoh 3, Mengelaskan jenis pempolimeran

Soalan. Nyatakan, dengan sebab, sama ada pembentukan nilon daripada diamina dan asid dikarboksilik ialah pempolimeran penambahan atau kondensasi.

Penyelesaian. Ia pempolimeran kondensasi. Setiap monomer mempunyai dua kumpulan berfungsi (–NH₂ pada diamina dan –COOH pada asid), dan setiap kali satu pautan terbentuk satu molekul kecil (air) disingkirkan. Penyingkiran molekul kecil itulah tanda kondensasi.

Kesilapan biasa: memanggil mana-mana tindak balas yang menghasilkan rantai panjang sebagai “penambahan”. Ujiannya bukan panjang rantai tetapi mekanisme, molekul kecil yang terbebas bermakna kondensasi.

Contoh 4, Ujian pantas penambahan lawan kondensasi

Soalan. Propena (CH₂=CHCH₃) dan campuran etana-1,2-diol dengan asid benzena-1,4-dikarboksilik boleh membentuk polimer. Bagi setiap satu, nyatakan jenis pempolimeran dan sama ada hasil sampingan dibebaskan.

Penyelesaian. Propena mempunyai ikatan ganda dua C=C dan satu ciri berfungsi sahaja, jadi ia membentuk polipropena melalui pempolimeran penambahan tanpa hasil sampingan. Campuran diol dan diasid mempunyai dua kumpulan reaktif pada setiap monomer (–OH dan –COOH), jadi ia membentuk terilena (poliester) melalui pempolimeran kondensasi, membebaskan air setiap kali satu pautan ester terbentuk.

Kesilapan biasa: lupa menyatakan sama ada satu molekul dibebaskan. Kehadiran atau ketiadaan hasil sampingan selalunya markah yang membezakan dua jenis itu.

Contoh 5, Pemvulkanan sebagai struktur kepada sifat

Soalan. Terangkan mengapa getah tervulkan lebih keras dan lebih kenyal daripada getah asli tak tervulkan.

Penyelesaian. Dalam getah tak tervulkan, rantai poli(isoprena) yang panjang hanya dipegang oleh daya lemah, jadi ia mudah menggelongsor melepasi satu sama lain dan getah menjadi lembut serta cepat hilang kekenyalannya. Pemvulkanan memanaskan getah dengan sulfur, dan atom sulfur membentuk ikatan silang (jambatan sulfur) antara rantai pada ikatan ganda dua. Ikatan silang ini mengikat rantai bersama supaya ia tidak lagi boleh menggelongsor jauh dan ditarik kembali kepada bentuk asal selepas diregang. Hasilnya getah yang lebih keras, lebih kuat, lebih kenyal, dengan had kekenyalan lebih tinggi, serta lebih tahan haba dan pengoksidaan.

Kesilapan biasa: hanya menjawab bahawa ia “lebih baik” atau “lebih kuat” tanpa menyebut ikatan silang. Markah diberi untuk sebab struktur, ikatan silang sulfur menyekat pergerakan rantai.

Contoh 6, Penggumpalan dan pengawetan lateks

Soalan. Terangkan mengapa menambah sedikit larutan ammonia pada lateks menghalangnya daripada menggumpal, manakala menambah asid menyebabkan ia menggumpal.

Penyelesaian. Dalam lateks, setiap zarah getah diselaputi membran yang membawa cas negatif, jadi zarah menolak antara satu sama lain dan kekal terserak. Menambah asid meneutralkan cas itu; zarah berlanggar, bercantum dan lateks menggumpal. Menambah sedikit alkali (larutan ammonia) mengekalkan cas negatif, jadi zarah terus menolak dan lateks kekal cecair, dan inilah cara ia diawet untuk pengangkutan.

Kesilapan biasa: mengatakan asid “melarutkan” getah. Asid meneutralkan cas permukaan supaya zarah boleh bergumpal, ia tidak melarutkan apa-apa.

Contoh 7, Jawapan alam sekitar yang seimbang

Soalan. Bincangkan satu kelebihan dan satu masalah alam sekitar penggunaan polimer sintetik, dan cadangkan satu cara mengurangkan masalah itu.

Penyelesaian. Satu kelebihan ialah polimer sintetik ringan, murah, kuat dan kalis air, jadi ia menggantikan bahan yang lebih berat dalam pembungkusan dan paip. Satu masalah alam sekitar ialah kebanyakannya tak terbiodegradasi: mikroorganisma tidak dapat mengurainya, jadi sisa terkumpul di darat dan di laut untuk masa yang sangat lama. Satu penyelesaian yang praktikal ialah kurangkan, guna semula dan kitar semula plastik, serta membangunkan plastik terbiodegradasi atau terfotodegradasi, dan bukan melupuskannya dengan pembakaran terbuka.

Kesilapan biasa: memberi jawapan yang semuanya kelebihan atau semuanya masalah. Skema pemarkahan menghargai keseimbangan, manfaat tulen dilawan dengan kos tulen, ditambah penyelesaian.

Contoh 8, Semula jadi lawan sintetik

Soalan. Kelaskan setiap yang berikut sebagai polimer semula jadi atau sintetik dan namakan monomernya jika boleh: (a) getah asli, (b) PVC, (c) protein, (d) politena.

Penyelesaian. (a) Getah asli ialah polimer semula jadi; monomernya ialah isoprena. (b) PVC ialah sintetik; monomernya ialah kloroetena. (c) Protein ialah polimer semula jadi; monomernya ialah asid amino. (d) Politena ialah sintetik; monomernya ialah etena.

Kesilapan biasa: memanggil getah asli sebagai sintetik kerana ia boleh diproses di kilang. Asalnya ialah lateks daripada pokok hidup, jadi ia polimer semula jadi walaupun selepas diproses.

Menggunakan contoh ini

Perhatikan bahawa setiap jawapan sama ada memulihkan ikatan ganda dua, menamakan molekul yang dibebaskan, atau mengaitkan perubahan struktur dengan sifat, tabiat yang dihargai oleh bab ini. Setelah kaedah terasa automatik, teruskan ke soalan latihan bab ini dan tanda diri anda dengan cara yang sama. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa struktur monomer dan penaakulan pemvulkanan anda lengkap, dan itulah tempat markah diperoleh atau hilang dalam kertas bertulis Kimia SPM. Ulang lapan contoh ini sehingga penaakulannya menjadi lumrah, dan soalan Polimer dalam Kertas 1 dan Kertas 2 menjadi antara markah paling boleh diharap dalam keseluruhan kursus Tingkatan 5.

Ringkasan pantas lapan contoh

Lapan contoh ini merentasi keempat-empat standard kandungan bab. Contoh 1 dan 2 melatih anda bergerak antara monomer dan unit berulang dengan ikatan ganda dua di tempat yang betul. Contoh 3 dan 4 mengasah ujian membezakan pempolimeran penambahan daripada kondensasi, dengan tumpuan pada hasil sampingan. Contoh 5 mengukuhkan pemvulkanan sebagai rantai sebab-akibat: sulfur membentuk ikatan silang, rantai tidak lagi menggelongsor bebas, maka getah menjadi lebih keras dan lebih kenyal. Contoh 6 menjelaskan kimia lateks, cas permukaan, peneutralan dan penggumpalan. Contoh 7 dan 8 pula melatih hujah alam sekitar yang seimbang dan pengelasan semula jadi lawan sintetik. Jika anda boleh menyelesaikan kelapan-lapan tanpa melihat penyelesaian, anda sudah bersedia menghadapi mana-mana soalan Polimer peringkat sekolah menengah.