复习笔记：聚合物

这份笔记一次处理聚合物一章的一条内容标准，让你能逐部分复习、并核对你是否掌握了评分方案所期望的定义。把它放在历年题旁边，用它来核实你的答案。

考试反复测试的四项能力是：由聚合物辨认单体（以及反过来）、区分两种聚合类型、把硫化解释成一种改变性质的结构变化，以及就环境问题论述正反两面。

12.1 天然与合成聚合物

聚合物是由许多重复的小单位通过共价键连接而成的很大的分子（大分子）。每一个小单位就是单体，把它们连接起来的反应就是聚合反应。

由于同一个单位重复成百上千次，我们把聚合物画成括号里的一个重复单位，右下角写上 n。

天然聚合物存在于生物体内。你必须记住的例子有天然橡胶（来自橡胶树的胶乳，其单体是异戊二烯）、蛋白质（单体是氨基酸）、淀粉与纤维素这类碳水化合物（单体是葡萄糖），以及天然的丝与羊毛。

合成聚合物则是工业上由石油产品制造的。常见的例子有聚乙烯（由乙烯）、聚丙烯（由丙烯）、聚氯乙烯即 PVC（由氯乙烯）、聚苯乙烯（由苯乙烯），以及有机玻璃、尼龙、涤纶与铁氟龙。

关键定义。 单体是重复的小分子；聚合物是它形成的长链；聚合反应是这个过程。永远把单体写成一个完整的小分子，而不是链上的一段碎片。

12.2 聚合反应类型

共有两种，而区分它们是一道非常常见的题。

• 加成聚合。 单体是不饱和的，每一个都有一个碳碳双键（C=C）。双键打开，单体直接彼此相加，因此不释放任何其他分子。乙烯 → 聚乙烯、丙烯 → 聚丙烯、氯乙烯 → PVC、四氟乙烯 → 铁氟龙，都是加成聚合物。
• 缩合聚合。 每个单体有两个官能团（例如 –COOH 和 –OH，或 –COOH 和 –NH₂）。当单体连接时，每形成一个键就脱去一个小分子，通常是水。尼龙和涤纶（一种聚酯）就是这样制成的，天然聚合物如由氨基酸形成的蛋白质也是如此。

考试提示。 快速判断：若单体有 C=C 双键、且不放出任何东西，就是加成；若两个官能团反应、并脱去一个小分子（通常是水），就是缩合。

12.3 天然橡胶与硫化

天然橡胶取自胶乳，那是橡胶颗粒分散在水中的一种胶体。每个颗粒外面裹着一层带负电的膜，因此颗粒互相排斥、不会聚在一起。

加入酸（如甲酸或乙酸）中和这层电荷，颗粒便碰撞并结合，胶乳就凝固。加入少量**碱（氨水）**则保住电荷、阻止提早凝固，这正是胶乳在运输中得以保存的方法。

未硫化的橡胶分子是一条长而卷曲的聚异戊二烯链，链上带有双键。链与链之间只靠很弱的作用力维系，因此彼此容易滑动：这种橡胶软、不太强韧，弹性也很快消失。

硫化就是把橡胶和硫一起加热。硫原子在双键处于链与链之间形成交联（硫桥）。

这些交联把链绑在一起，使它们不再能滑离很远。结果是橡胶变得更硬、更强、更有弹性，也更耐热、更耐化学侵蚀（氧化），弹性极限更高。

这是本章里结构决定性质最清楚的例子。

12.4 聚合物的用途与环境问题

合成聚合物有用，是因为它轻、便宜、强韧、防水、耐腐蚀、易于塑形，又是良好的隔热与绝缘材料。正因如此，它在包装、水管、容器、衣物和电器配件里取代了金属、玻璃和木材。

它的环境问题在于大多数合成聚合物不可生物降解：微生物无法把它分解，于是废物在陆地和海洋里积存很长时间。露天焚烧更是雪上加霜，焚烧 PVC 会放出氯化氢，一种酸性又有腐蚀性的气体；任何塑料不完全燃烧都会放出有毒的一氧化碳和烟灰。

对策是减少使用、重复使用、循环再造，开发可生物降解与光降解的塑料，并妥善处置塑料而非露天焚烧。一份好的考试答案会把聚合物的真实用处，与这些真实的代价放在一起权衡。

如何使用这份笔记

一次复习一条内容标准，并通过不看就大声解释来自我测验。对 12.1，练习为每一个被命名的聚合物说出它的单体。

对 12.2，把一列单体分成加成与缩合两类。对 12.3，画出交联并列出四项性质变化。

对 12.4，准备一项优点、一项问题与一项解决办法。然后做本章的练习题，并按上面的定义批改你的答案。

一位一对一老师能核对你的单体辨认与硫化答案是否精准，那正是学生最常丢掉简单分数的两处。因为这些观念贯穿整个 SPM化学，现在把它们巩固好，会在整份考卷里回报你。

详解：辨认单体

假设一个聚合物画成括号里的重复单位 –CH₂–CHCl–，右下角写 n。要找单体，就取一个重复单位、把两个碳之间的双键补回去：单体便是 CH₂=CHCl，氯乙烯。

反过来也用同样的方法：给出单体 CH₂=CH₂（乙烯），聚合物的重复单位就是 –CH₂–CH₂–。最常见的错误是把单体写成单键，或留下一根悬空的键；单体必须是一个完整、电中性、并已补回双键的分子。

硫化：结构决定性质

把硫化学成一条因果链，而不是一张清单。**原因：**硫在链间形成交联。

**对运动的后果：**链不再能自由滑动、并被拉回原来的形状。**对性质的后果：**更硬、更强、更有弹性、弹性极限更高、更耐热与耐氧化。

如果题目问为什么硫化橡胶更有弹性，分数是给「交联约束了链」这个结构上的原因，而不是只说它「更好」。

平衡的环境答案

当题目要你讨论聚合物对环境的影响时，要给正反两面。先说两三项真实的优点（轻、耐用、便宜、用途广），再说两三项真实的问题（不可生物降解、污染陆地与海洋、焚烧时放出如氯化氢的有毒气体），最后以一项可行的办法收尾（减少使用、重复使用、循环再造；采用可生物降解聚合物；避免露天焚烧）。

全是称赞、或全是抱怨的答案都不完整，而那份平衡本身正是评分方案所看重的。