
高分子化合物の特徴と重合
カメレオン先生付加重合は二重結合がそのまま開いてつながり、縮合重合は水などの小さな分子が出ながらつながる。見分け方を図でつかもう。
30秒でつかむ
- 小さな分子(新しいタブで開きます)(単量体)が次々に結合してできる大きな分子を高分子化合物といい、つながった数を重合度という。
- 二重結合が開いて次々つながる重合を付加重合、小さな分子が取れながら結合する重合を縮合重合という。
- 高分子化合物の平均分子量(新しいタブで開きます)は、単量体の分子量に重合度を掛けて求められる。
詳しく
高分子化合物とは何か
分子量がおよそ1万以上の、小さな分子がくり返しつながった大きな分子を高分子化合物という。くり返しの最小単位となる小さな分子を単量体(モノマー)、単量体が結合してできた高分子化合物を重合体(ポリマー)という。
単量体が多数結合して高分子化合物ができる反応を重合といい、単量体が何個つながったかを示す数を重合度という。重合度をnとすると、高分子化合物の平均分子量は単量体の分子量にnを掛けた値になる。
天然に存在する高分子化合物(デンプン・タンパク質・天然ゴムなど)を天然高分子化合物、人工的に合成した高分子化合物(ナイロン・ポリエチレン(新しいタブで開きます)など)を合成高分子化合物という。
付加重合と縮合重合の例
エチレンCH₂=CH₂のように二重結合をもつ単量体は、二重結合が開いて次々に結合し、ポリエチレンという高分子化合物になる。このように二重結合が開いて結合する重合を付加重合という。
エチレングリコールとテレフタル酸は、それぞれがもつヒドロキシ基とカルボキシ基が反応して水を生じながら結合し、ポリエチレンテレフタラート(PET)になる。このように小さな分子が取れながら結合する重合を縮合重合という。
重合度1000・単量体の分子量28のポリエチレンの平均分子量は、28×1000=28000と求められる。重合度が大きいほど平均分子量は大きくなる。
付加重合と縮合重合を見分ける理由
付加重合では単量体がそのまま結合するため、生成物(新しいタブで開きます)の組成は単量体の組成と変わらない。これは単量体が二重結合などの不飽和結合をもち、結合がそのまま開いて新しい結合をつくれるためである。
縮合重合では単量体どうしがヒドロキシ基とカルボキシ基、アミノ基とカルボキシ基のように異なる官能基の組をもち、官能基どうしが反応するたびに水などの小さな分子が1つ取れる。そのため生成物の質量は単量体の質量の合計より小さくなる。
見分けるときは、単量体に二重結合があるか(付加重合)、反応のたびに水などの小さな分子が出るか(縮合重合)を確かめるとよい。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/polymers-and-polymerization/?from=print#quiz
単量体(モノマー)が何個つながって高分子化合物になったかを示す数を何というか。
- ◯ 酸化数
- ◯ 重合度
- ◯ 配位数
- ◯ 価数
正解:重合度
単量体がn個つながってできた高分子(新しいタブで開きます)化合物のnを重合度という。平均分子量(新しいタブで開きます)は単量体の分子量に重合度を掛けて求める。単量体エチレン(分子量28)が重合度1000で重合したポリエチレンの平均分子量はいくらか。
答え:____________
正解:28000
高分子化合物の平均分子量は、単量体の分子量に重合度を掛けて求める。28×1000=28000。付加重合を起こす単量体が共通してもつ構造的な特徴はどれか。
- ◯ 不斉炭素原子をもつ
- ◯ 二重結合など不飽和結合をもつ
- ◯ イオン結合をもつ
- ◯ ベンゼン環をもつ
正解:二重結合など不飽和結合をもつ
付加重合では、単量体がもつ二重結合などの不飽和結合が開いて次々に結合する。生成物(新しいタブで開きます)の組成は単量体の組成と変わらない。エチレングリコールとテレフタル酸が縮合重合してポリエチレンテレフタラート(PET)ができるとき、同時に生じる小さな分子は何か。
- ◯ 水素
- ◯ 水
- ◯ 二酸化炭素
- ◯ アンモニア
正解:水
ヒドロキシ基とカルボキシ基が反応してエステル結合をつくるたびに水が1つ取れる。これが縮合重合の特徴である。
単元のポイント
- 単量体・重合体・重合度 重合のもとになる小さな分子を単量体、できた高分子化合物を重合体という。単量体がn個つながった数nを重合度という
- 付加重合 二重結合など不飽和結合が開いて単量体が次々に結合する重合。エチレンからポリエチレンができる反応など
- 縮合重合 単量体どうしが水などの小さな分子を生じながら結合する重合。ナイロンやポリエステル(新しいタブで開きます)ができる反応など
- 平均分子量の求め方 高分子化合物の平均分子量=単量体の分子量×重合度