単量体どうしが、水などの簡単な分子が取れながら次々に結合して高分子になる反応を縮合重合という。縮合重合によってつくられる高分子として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア ポリエチレン
- イ ポリ塩化ビニル
- ウ ポリエチレンテレフタラート
- エ ポリスチレン
単量体・重合体・重合度・平均分子量の意味と、付加重合・縮合重合・開環重合の違いを説明でき、与えられた高分子がどの重合でできるかを選べる。高分子に一定の融点がなく軟化点をもつことなどの特徴の正誤を判定できる
読み込み中…
右端(太枠)がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
分子量がおよそ 1 万をこえるような大きな分子を高分子化合物といいます。合成高分子の多くは、小さな分子(単量体)がくり返しつながってできています。この技能では、単量体・重合体・重合度・平均分子量という用語の意味と、つながり方による重合の種類(付加重合・縮合重合・開環重合)を区別し、ある高分子がどの重合でできるかや、高分子の性質についての文の正誤を判定できるようになります。
高分子をつくるもとになる小さな分子を単量体(モノマー)、単量体がたくさんつながってできた分子を重合体(ポリマー)、つながる反応を重合といいます。重合体の中で同じ形がくり返される部分を繰り返し単位といい、その数を重合度といいます。合成でできる重合体は、1 本 1 本の分子で重合度が少しずつ違う分子の集まりなので、分子量も 1 つに決まらず、平均の値(平均分子量)で表します。
つながり方は大きく 3 つに分かれます。どの重合かは、結合の名前ではなく「単量体がどんな形で、つながるときに何が起こるか」で決まります。
- 付加重合: をもつ単量体(エチレン・塩化ビニル・スチレンなど)の二重結合が開き、付加反応のように次々とつながる。ほかの分子は取れない。
- 縮合重合:つながるための官能基を 2 つ以上もつ単量体( を 2 つもつものと を 2 つもつもの、 を 2 つもつものと を 2 つもつものなど)が、エステル化のように水などの小さな分子を取りながらつながる。テレフタル酸とエチレングリコールからできるポリエチレンテレフタラート(エステル結合でつながったポリエステル)や、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンからできるナイロン 66(アミド結合 でつながったポリアミド)がこの例。
- 開環重合:環状の構造をもつ単量体の環が開いてつながる。ほかの分子は取れない。環状の ε-カプロラクタムからナイロン 6 ができる反応がこの例で、ナイロン 6 はナイロン 66 と同じくアミド結合をもつポリアミドだが、縮合重合ではなく開環重合でできる。
重合体は分子量の違う分子の混合物で、分子が長くからみ合い、規則正しく並んだ部分(結晶部分)とそうでない部分(非結晶部分)が混ざっています。そのため、加熱すると一定の温度でいっせいに融けるのではなく、ある温度範囲でしだいにやわらかくなります。やわらかくなり始める温度を軟化点といい、高分子は一定の融点を示さないのが特徴です。
単量体の構造を見て、 をもつか、つながるための官能基を 2 つ以上もつか、環状かを確かめる
が開いてつながるなら付加重合、水などの小さな分子が取れてつながるなら縮合重合、環が開いてつながる(何も取れない)なら開環重合と判定する
重合体の名前から判断するときも、その単量体を思い出して手順 1・2 で判定する。ビニル系(ポリエチレン・ポリ塩化ビニル・ポリスチレンなど)は付加重合、ポリエチレンテレフタラートやナイロン 66 は 2 種類の単量体の縮合重合、ナイロン 6 は環状の ε-カプロラクタムの開環重合(同じポリアミドでも重合の種類が違う)
性質の文は、「分子量が一定でない(平均分子量で表す)」「一定の融点を示さず軟化点をもつ」という特徴に合うかで正誤を判定する
縮合重合によってつくられる高分子化合物を、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア ポリエチレン
イ ポリ塩化ビニル
ウ ポリエチレンテレフタラート
エ ポリスチレン
手順 1・2: ア〜エの単量体を考える。アのエチレン 、イの塩化ビニル 、エのスチレン はどれも をもち、二重結合が開いてつながるので付加重合である。
手順 3: ウのポリエチレンテレフタラートの単量体は、テレフタル酸( を 2 つもつ)とエチレングリコール( を 2 つもつ)である。これらが水を取りながらエステル結合でつながるので、縮合重合でできる。
手順 4: 性質の文を判定する問題ではないので、この手順は使わない。
よって、答えはウである。
答え: ウ
名前に「ポリエチレン」がふくまれるので、ポリエチレンテレフタラートを付加重合でできると判断してしまう誤り。正しくはテレフタル酸とエチレングリコールが水を取りながらつながる縮合重合でできるポリエステル。
アミド結合をもつポリアミドはすべて縮合重合でできるとしてしまう誤り。正しくはナイロン 66 はアジピン酸とヘキサメチレンジアミンの縮合重合だが、ナイロン 6 は環状の ε-カプロラクタムの開環重合でできる。結合の名前ではなく単量体の形で判断する。
高分子も低分子と同じように一定の融点をもつとしてしまう誤り。正しくは分子量の違う分子の集まりで結晶部分と非結晶部分が混ざっているため、一定の融点を示さず、しだいにやわらかくなる軟化点をもつ。
合成高分子の分子量は 1 つに決まるとしてしまう誤り。正しくは分子ごとに重合度が違うので、分子量は平均分子量で表す。繰り返し単位の式量を 、平均の重合度を とすると、平均分子量は と表せ、この も平均の値である。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
繊維に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
次の文章を読み、空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。
高分子化合物は、単量体(モノマー)が多数結合した重合体(ポリマー)である。重合体 1 分子の中に含まれる繰り返し単位の数を( a )という。合成高分子化合物では、1 分子ごとに( a )が異なるので、その分子量は平均の値で表される。
また、環状構造をもつ単量体である -カプロラクタムに少量の水を加えて加熱すると、環の一部が切れて鎖状になりながら次々に結合し、ナイロン 6 が得られる。このように、環状の単量体の環が開いて鎖状につながる重合を( b )という。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 重合度 | 付加重合 |
| イ | 平均分子量 | 開環重合 |
| ウ | 重合度 | 縮合重合 |
| エ | 平均分子量 | 付加重合 |
| オ | 重合度 | 開環重合 |
| カ | 平均分子量 | 縮合重合 |
ナイロン 6 は、単量体である -カプロラクタムに少量の水を加えて加熱することでつくられる合成繊維で、繰り返し単位 が多数つながった構造をもつ。
-カプロラクタムからナイロン 6 が生じるときの重合の種類を何というか。漢字で答えよ。
天然ゴム・合成ゴムおよび加硫に関する記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。
高分子化合物の特徴と重合反応に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カから 1 つ選べ。
飲料用ボトルなどに使われるポリエチレンテレフタラート(PET)は、テレフタル酸とエチレングリコールを直接反応させたときの( a )によって得られる高分子化合物である。また、合成樹脂を熱に対する性質で 2 つに分類すると、PET は( b )樹脂に分類される。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 付加重合 | 熱可塑性 |
| イ | 付加重合 | 熱硬化性 |
| ウ | 縮合重合 | 熱可塑性 |
| エ | 縮合重合 | 熱硬化性 |
| オ | 開環重合 | 熱可塑性 |
| カ | 開環重合 | 熱硬化性 |
合成樹脂および機能性高分子に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。