Cho liệu pháp tổng hợp poli(etylen terephthalate) PET từ acid terephthalic và ethylene glycol bằng phản ứng ngưng tụ. a) Viết sơ đồ phản ứng tổng quát (dạng chữ) cho phản ứng ngưng tụ và nêu điều kiện...

a) Sơ đồ phản ứng tổng quát cho phản ứng ngưng tụ giữa acid terephthalic và ethylene glycol có thể được viết như sau: **Acid terephthalic + Ethylene glycol → Poli(etylen terephthalate) + Nước** Điều kiện cho phản ứng này thường bao gồm: - **Chất xúc tác:** Thường sử dụng chất xúc tác như antimon oxit (Sb2O3) hoặc titan oxit (TiO2). - **Nhiệt độ:** Phản ứng thường được thực hiện ở nhiệt độ cao, khoảng 200 - 250 độ C. - **Kéo dài chuỗi polyme:** Để tạo ra các phân tử polyme có trọng lượng phân tử cao, cần phải loại bỏ nước (sản phẩm phụ) khỏi hệ thống để chuyển dịch cân bằng phản ứng sang phải. Điều này có thể thực hiện bằng cách sử dụng áp suất thấp hoặc thông qua quá trình chưng cất. b) Để ước tính mức chuyển đổi cần thiết để thu polime với độ phân cực trung bình (DP) khoảng 200, ta có thể sử dụng công thức liên hệ giữa số mol của các monome và độ phân cực trung bình (DP): \[ DP = \frac{N}{(1-x)} \] Trong đó: - \( N \) là số đơn vị lặp lại (monome) trong phân tử polyme. - \( x \) là mức chuyển đổi (tính bằng phần trăm). Bắt đầu với 0,100 mol acid terephthalic, chúng ta có thể tính số mol ethylene glycol cần thiết. Nếu acid terephthalic dư 10%, ta có: \[ \text{Số mol acid terephthalic} = 0,100 \text{ mol} \] \[ \text{Số mol ethylene glycol} = \frac{0,100}{1,1} \approx 0,0909 \text{ mol} \] Để có được DP = 200, ta cần xác định số mol của đơn vị lặp lại \( N \): \[ N = DP = 200 \] Dựa trên phản ứng, mỗi phân tử polyme được hình thành từ 1 mol acid terephthalic và 1 mol ethylene glycol. Do đó, số mol của đơn vị lặp lại sẽ bằng số mol của acid terephthalic phản ứng, có nghĩa là: \[ 0,100 \text{ mol} \times (1 - x) = 200 \] Chúng ta có thể giải phương trình này để tìm giá trị của \( x \): \[ 1 - x = \frac{0,100}{200} \] \[ 1 - x = 0,0005 \] \[ x = 1 - 0,0005 = 0,9995 \] Vậy mức chuyển đổi cần thiết là khoảng 99,95%. **Kết quả:** Mức chuyển đổi cần thiết để thu được polime với DP khoảng 200 là khoảng 99,95%.