聚合度是有多少个单体单元组成一个聚合物分子:n = 聚合物的相对分子质量 / 重复单元的相对分子质量。
本页逐步讲解 SPM化学中的聚合度:所需公式、需要注意的单位,以及三道示范例题。
何时使用
聚合物是重复单元的长链。聚合度数的是一个分子里连接了多少个这样的单元,SPM化学 以一道简短计算来考它,对象是加成聚合物,如聚乙烯与 PVC。
公式与单位
n = 聚合物的相对分子质量 / 重复单元的相对分子质量
- n 是聚合度,一个没有单位的纯数。
- 对加成聚合物,重复单元的相对分子质量与单体相同,因为形成长链只是打开碳碳双键,不失去任何原子。
单位。 相对分子质量没有单位,所以 n 也没有单位。
用相对原子质量(C = 12,H = 1,Cl = 35.5)由单体的化学式算出它的相对分子质量。
例题一(简单)
聚乙烯由乙烯 C2H4 制得。一个聚乙烯分子的相对分子质量为 28000。
求它的聚合度。(C = 12,H = 1)
- 乙烯的相对分子质量 = (12 x 2) + (1 x 4) = 28。
- n = 28000 / 28 = 1000。
例题二(中等)
PVC 由氯乙烯 C2H3Cl 制得。一个 PVC 分子的相对分子质量为 125000。
求它的聚合度。(C = 12,H = 1,Cl = 35.5)
- 氯乙烯的相对分子质量 = (12 x 2) + (1 x 3) + 35.5 = 62.5。
- n = 125000 / 62.5 = 2000。
例题三(SPM 水平)
某聚丙烯样品的聚合度为 3000。它的单体是丙烯 C3H6。
求聚丙烯分子的相对分子质量。(C = 12,H = 1)
- 丙烯的相对分子质量 = (12 x 3) + (1 x 6) = 42。
- 聚合物的相对分子质量 = n x 单体质量 = 3000 x 42 = 126000。
这种逆向计算在考试中很常见:给出聚合度,乘以重复单元的质量,就得到聚合物的相对分子质量。
为何这里重复单元等于单体
对加成聚合物,重复单元与单体的相对分子质量相同。当单体连接起来时,唯一的变化是碳碳双键打开、沿链形成新的单键;没有原子被加上或去掉。
所以你可以直接用单体的相对分子质量作为重复单元的质量。这是加成聚合的一个决定性特征,也正是这个计算所依赖的。
数的是单元,不是键
聚合度数的是重复单元的个数,所以值为 1000 表示那条链里连接了一千个单体单元。真实样品含有长度不同的链,所以这个数是样品的平均,而不是每个分子的精确计数。
在 SPM 课程里,你在加成聚合物中遇到这个概念,那里每个单元贡献相同的质量,使算术保持为上面那一次干净的相除。懂得这一点,也能帮你回答那些问聚合度真正含义的题,而不只是算出它的值。
常见陷阱
- 用错单体的化学式。 要用正确重复单元的相对分子质量;氯乙烯是 62.5,不是 28。
- 以为聚合时质量会变。 对加成聚合物不会;重复单元的质量等于单体的质量。
- 相除方向反了。 聚合度是大的聚合物质量除以小的单元质量,所以答案是一个大整数。
- 加上单位。 聚合度只是一个数目,不带单位。
我们的老师会让学生先写出重复单元及其相对分子质量,再判断题目要的是聚合度还是聚合物质量,好让那一次相除每次都走对方向。
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