Phản ứng cộng hợp là gì? Bài viết cung cấp kiến thức đầy đủ về phản ứng cộng hợp, cơ chế, ví dụ minh họa và 10 bài tập trắc nghiệm có đáp án để luyện tập hiệu quả.

Mục lục bài viết

1. Phản ứng cộng hợp là gì?

Phản ứng cộng hợp (tiếng Anh: Addition Polymerization) là quá trình trong đó nhiều phân tử nhỏ (monome) có liên kết đôi hoặc liên kết ba phản ứng với nhau để tạo thành một phân tử lớn (polyme), mà không giải phóng sản phẩm phụ.

Polietilen (PE) – Sản phẩm của phản ứng cộng hợp

Điều kiện: Đa số cần nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp (như peroxit, chất xúc tiến).
Đặc trưng: Giữ nguyên thành phần nguyên tử của monome, chỉ thay đổi cách sắp xếp.

Ví dụ: Phương trình phản ứng cộng hợp etilen tạo polietilen như sau:

nCH₂=CH₂ (xt, t∘, p) -> [−CH₂−CH₂−]_n

Trong đó:

Etilen (CH₂=CH₂) là monome.
Dưới điều kiện xúc tác (thường là chất xúc tác Ziegler–Natta hoặc Peroxit), nhiệt độ và áp suất thích hợp, các phân tử etilen tham gia phản ứng cộng hợp liên tiếp.
Sản phẩm thu được là Polietilen (PE) – một loại nhựa nhiệt dẻo quan trọng.

2. Đặc điểm của phản ứng cộng hợp

Chỉ xảy ra với monome có liên kết không bão hòa (thường là liên kết đôi C=C hoặc ba C≡C).
Không tạo sản phẩm phụ như nước, HCl… (khác với phản ứng trùng ngưng).
Các polyme thu được có khối lượng phân tử rất lớn.
Phản ứng có thể khơi mào bởi nhiệt, ánh sáng hoặc chất xúc tác.

3. Cơ chế phản ứng cộng hợp

Phản ứng cộng hợp thường diễn ra qua 3 giai đoạn:

◾ Giai đoạn khơi mào (khởi đầu)

Chất khơi mào (ví dụ: peroxit) phân hủy sinh ra gốc tự do, tấn công liên kết đôi của monome.

◾ Giai đoạn phát triển mạch

Gốc tự do mới sinh tiếp tục phản ứng với các monome khác, làm chuỗi polyme dài ra.

◾ Giai đoạn kết thúc

Các gốc tự do kết hợp với nhau, kết thúc chuỗi phản ứng.

Sơ đồ tổng quát:

Monome →(gốc tự do)→ Polime

4. Ví dụ về phản ứng cộng hợp phổ biến

4.1. Tổng hợp polietilen (PE)

Phương trình phản ứng:

Monome: Etilen
Polyme: Polietilen

Ứng dụng: Làm bao bì, ống dẫn, vật liệu cách điện.

4.2. Tổng hợp poli(vinyl clorua) (PVC)

Phương trình phản ứng:

nCH₂=CHCl (t∘,p,xt) -> [−CH₂−CHCl−]_n

Monome: Vinyl clorua
Polyme: PVC

Ứng dụng: Ống nhựa, cửa nhựa, sàn nhà…

4.3. Tổng hợp polistiren (PS)

Phương trình phản ứng:

nCH₂=CHC₆H₅ (t∘,p,xt) -> [−CH₂−CH(C₆H₅)−]_n

Monome: Stiren
Polyme: Polistiren

Ứng dụng: Vật liệu cách nhiệt, hộp xốp, ly nhựa.

4.4. Các loại cộng hợp đặc biệt khác

Cộng hợp buta-1,3-đien để sản xuất cao su tổng hợp.
Cộng hợp acrylonitrile tạo ra các sợi nhân tạo như Orlon.

5. So sánh phản ứng cộng hợp với phản ứng trùng ngưng

Tiêu chí	Phản ứng cộng hợp	Phản ứng trùng ngưng
Chất tham gia	Monome có liên kết đôi/triple	Monome có 2 nhóm chức
Sản phẩm phụ	Không tạo	Có tạo (H₂O, HCl, NH₃)
Ví dụ	PE, PVC, PS	Nylon-6,6, PET

6. Một số lưu ý khi học phản ứng cộng hợp

Phải nhận diện được monome chứa liên kết không bão hòa.
Hiểu rõ cơ chế gốc tự do để giải thích quá trình phản ứng.
Phân biệt cộng hợp và trùng ngưng để tránh nhầm lẫn.
Thực hành vẽ sơ đồ mạch polyme từ monome.

7. Bài tập trắc nghiệm phản ứng cộng hợp (Có đáp án)

Câu 1. Phản ứng nào sau đây là phản ứng cộng hợp?

A. CH₂=CH₂ + H₂ xt ⟶ CH₃–CH₃

B. nCH₂=CH₂ xt ⟶ [−CH₂–CH₂−]_n

C. nHO–CH₂–CH₂–OH + nHOOC–COOH ⟶ [−O–CH₂–CH₂–O–CO−]_n + nH₂O

D. CH₃–COOH + CH₃OH H₂SO₄ đ,t∘ ⟶ CH₃COOCH₃ + H₂O

Câu 2. Monome của polietilen là:

A. Propen

B. Etilen

C. Stiren

D. Vinyl clorua

Câu 3. Sản phẩm của phản ứng cộng hợp giữa vinyl clorua là:

A. PE

B. PVC

C. PS

D. Nylon-6,6

Câu 4. Trong cơ chế phản ứng cộng hợp gốc tự do, giai đoạn nào kéo dài mạch polyme?

A. Khơi mào

B. Phát triển mạch

C. Kết thúc

D. Oxi hóa

Câu 5. Phản ứng tổng hợp cao su buna diễn ra từ:

A. Etilen

B. Buta-1,3-đien

C. Vinyl clorua

D. Propan

Câu 6. Phản ứng nào không phải phản ứng cộng hợp?

A. Polimer hóa etilen

B. Polimer hóa stiren

C. Polimer hóa vinyl clorua

D. Polimer hóa axit terephtalic với etylen glycol

Câu 7. Để tổng hợp polistiren cần monome nào sau đây?

A. CH₂=CH–C₆H₅

B. CH₂=CH–Cl

C. CH₂=CH₂

D. CH₂=CH–CN

Câu 8. Khi polime hóa 28 gam etilen, thu được polietilen có khối lượng 252 gam. Số mắt xích trong phân tử polietilen thu được là:

A. 10

B. 12

C. 15

D. 18

Giải:

Mỗi mắt xích PE có khối lượng mol = 28 g/mol
Số mắt xích = $25228=9\dfrac{252}{28} = 9$

Câu 9. Polietilen (PE) có công thức mắt xích là:

A. −CH₂−CH₂−−CH₂−CH₂−−CH₂−CH₂− (…)

B. −CH₂−CH(Cl)−−CH₂−CH(Cl)−−CH₂−CH(Cl)− (…)

C. −CH₂−CH(C₆H₅)−−CH₂−CH(C₆H₅)−−CH₂−CH(C₆H₅)− (…)

D. −CH₂−CH(CN)−−CH₂−CH(CN)−−CH₂−CH(CN)−(…)

Câu 10. Phản ứng trùng hợp nào sau đây xảy ra theo cơ chế ion dương?

A. Etilen

B. Isobuten

C. Buta-1,3-đien

D. Vinyl clorua

📚 Kết luận

Phản ứng cộng hợp là một trong những phản ứng nền tảng trong hóa học hữu cơ, giúp tạo ra các vật liệu polymer phục vụ rộng rãi trong đời sống hiện đại. Việc nắm vững lý thuyết và bài tập liên quan sẽ giúp bạn học tốt môn Hóa học cũng như ứng dụng trong thực tiễn.