問1
解答正・・・無機…ｼﾘｺｰﾝｺﾞﾑ, ﾎﾟﾘ塩化ﾎｽﾎﾆﾄﾘﾙ, ｳﾝﾓ, ｿｰﾀﾞ石灰ｶﾞﾗｽ, ｱｽﾍﾞｽﾄ 有機…ﾎﾟﾘ塩化ﾋﾞﾆﾙ, 生ｺﾞﾑ, ﾅｲﾛﾝ-6,6, ｾﾙﾛｰｽ, ﾀﾝﾊﾟｸ質, PET, ﾃﾞﾝﾌﾟﾝ, ﾆﾄﾛｾﾙﾛｰｽ
●ﾋﾝﾄ
○高分子の中の主骨格が, 有機化合物をﾍﾞｰｽにしたものか, またはそれ以外のものかで, 有機, 無機にわける。
(例)
○ﾎﾟﾘ塩化ﾋﾞﾆﾙ ： 分子構造の(-CH2-CH(Cl)-)nにおいて, 主骨格は, …-CH2-CH-…で有機化合物の炭化水素をﾍﾞｰｽにしている。したがって, 有機高分子に属する。
○ｼﾘｺｰﾝｺﾞﾑ ： 分子構造の(-Si(CH3)2-O-)nにおいて, 主骨格は, …-Si-O-…で無機化合物の酸化ｹｲ素をﾍﾞｰｽにしている。したがって, 無機高分子に属する。
●ﾎﾟﾘ塩化ﾎｽﾎﾆﾄﾘﾙ(窒化塩化ﾘﾝ重合体)の構造式は, (-P(Cl2)=N-)nである。
問2
解答正・・・①天然高分子…ﾃﾞﾝﾌﾟﾝ, ｱｽﾍﾞｽﾄ, ﾀﾝﾊﾟｸ質, 生ｺﾞﾑ, ｾｷﾎﾞｸ, ｾﾙﾛｰｽ, 石英 ②合成高分子…ﾎﾟﾘ酢酸ﾋﾞﾆﾙ, ﾎﾟﾘ乳酸, ﾋﾞﾆﾛﾝ, 尿素樹脂, ﾎﾟﾘﾌﾟﾛﾋﾟﾚﾝ, ｸﾛﾛﾌﾟﾚﾝｺﾞﾑ ③半合成高分子…ｱｾﾁﾙｾﾙﾛｰｽ, ﾆﾄﾛｾﾙﾛｰｽ, ﾎｳ酸塩ｶﾞﾗｽ, ﾚｰﾖﾝ
●ﾋﾝﾄ
○天然高分子…有機天然高分子は, 普通, 生物の体内でつくられる。生命と形態の維持・保護の機能を有する。無機天然高分子は, 普通, 地球などの形成過程において, 地球などの内部で高温から低温を通して高圧を受けてつくられる。
(例)有機天然高分子のﾃﾞﾝﾌﾟﾝ：[-C6H10O5-]n…ｼﾞｬｶﾞｲﾓなどのイも類や小麦などの穀類に多く含まれている。水とともに粉砕し繊維などの他の物質を除去し沈殿精製して取り出す。植物の光合成によってつくられる。
○合成高分子…有機合成高分子は, 石炭, 石油, 天然ｶﾞｽを主原料としてﾋﾞﾆﾙ系や多官能基含の単量体がつくられた後, その単量体の付加重合や縮合重合などでつくられる。無機合成高分子(合成鉱物)は, 無機物質を原料として, 常圧または高圧の下で, 溶融, 焼成, 溶液などの状態にしてつくられる。天然と同じものも合成される場合がある(名称は, 普通, 名称前に合成が付けられる)。
(例)有機合成高分子のﾎﾟﾘ酢酸ﾋﾞﾆﾙ：(-CH2-CH(OCOCH3)-)n
…ﾋﾞﾆﾙ系単量体の酢酸ﾋﾞﾆﾙ CH2=CH(OCOCH3)の付加重合でつくられる。
○半合成高分子…天然高分子の主骨格は, ほぼそのままで, 各種の処理により機能を高めた高分子である。
(例)ｱｾﾁﾙｾﾙﾛｰｽ：[C6H7O2(OH)3-m(OCOCH3)m]n ただしm=0～3…工業的製法では, ｾﾙﾛｰｽを無水酢酸でｱｾﾁﾙ化する。言いかえるならば, ｾﾙﾛｰｽ分子中にある一部の水酸基の水素原子をｱｾﾁﾙ基OCOCH3(CH3COOでもよい)で置き換える。ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ, 人造絹糸, 塗料ﾗｯｶｰ, ﾌｲﾙﾑﾍﾞｰｽなどに用いられる。
問3
解答正・・・[鎖状] ﾎﾟﾘｽﾁﾚﾝ, ﾅｲﾛﾝ-6,6, PET, ﾒﾀｸﾘﾙ樹脂, ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ 加熱…可塑性
[網目状] ﾌｪﾉｰﾙ樹脂, ﾒﾗﾐﾝ樹脂 加熱…硬化性
●ﾋﾝﾄ
○ﾎﾟﾘｽﾁﾚﾝなどの鎖状高分子は, 普通, 加熱すると自由に変形可能となり冷却すれば再び固化する。これを繰り返しても化学変化を生じない…熱可塑性。
○ﾌｪﾉｰﾙ樹脂などの網目状高分子物質は, 加熱すると, 化学変化で物質中に架橋に相当する結合が生じて網目状構造がさらに増加するために硬化し変形しにくくなる…熱硬化性。
問4
解答正・・・ﾎﾟﾘｽﾁﾚﾝ…CH2=CH(C6H5), ﾌｪﾉｰﾙ樹脂…C6H5OH, HCHO,
ﾅｲﾛﾝ-6,6…HOOC(CH2)4COOH, H2N(CH2)6NH2, ﾒﾗﾐﾝ樹脂…C3N3(NH2)3, HCHO,
PET(ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝﾃﾚﾌﾀﾗｰﾄ)…HOOCC6H4COOH, HO(CH2)2OH, ﾒﾀｸﾘﾙ樹脂…CH2=C(CH3)COOCH3, ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ…CH2=CH2
●ﾋﾝﾄ
各高分子生成の化学反応式は, 単量体(反応の出発物質)から次のように書かれる。
○ﾎﾟﾘｽﾁﾚﾝ…ｽﾁﾚﾝCH2=CH(C6H5)の単量体から付加重合で合成される。
n CH2=CH(C6H5) → (-CH2-CH(C6H5)-)n
○ﾌｪﾉｰﾙ樹脂…ﾌｪﾉｰﾙC6H5OHとﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞHCHOの単量体から付加と縮合重合(縮重合ともいう)で合成される。
反応は複雑であるが, 1つの例として,
ﾌｪﾉｰﾙ＋ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ→(付加と縮合)→ﾚｿﾞｰﾙ(＊ﾒﾁﾛｰﾙﾌｪﾉｰﾙと＊＊ﾒﾁﾛｰﾙｼﾞﾌｪﾆﾙﾒﾀﾝの混合物)→(縮重合)→ﾌｪﾉｰﾙ樹脂(ﾍﾞｰｸﾗｲﾄA)：ﾒﾁﾚﾝ結合(―CH2―)･ｼﾞﾒﾁﾚﾝｴｰﾃﾙ結合(―CH2OCH2―)形成
＊ﾌｪﾉｰﾙとﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞの付加による各種ﾒﾁﾛｰﾙﾌｪﾉｰﾙ生成の化学反応式：
C6H5OH + n HCHO → C6H5－n(OH)(CH2OH)n ただしn=1～3
＊＊ﾌｪﾉｰﾙとﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞの付加と縮合による各種ﾒﾁﾛｰﾙｼﾞﾌｪﾆﾙﾒﾀﾝ生成の化学反応式：
2C6H5OH + (2n+1)HCHO → HOC6H4－n(CH2OH)nCH2C6H4－n(CH2OH)nOH + H2O
ただし、n=0～2
いま, ＊において, 生成される1種類の2,4,6-ﾄﾘﾒﾁﾛｰﾙﾌｪﾉｰﾙだけの縮重合で合成されるﾌｪﾉｰﾙ樹脂は, 1つのﾌﾟﾛｾｽとして次のようになる：
n C6H2(OH)(CH2OH)3 → 脱水縮重合(下図の網目構造)
(image68)○ﾅｲﾛﾝ-6,6…ｱｼﾞﾋﾟﾝ酸HOOC(CH2)4COOHとﾍｷｻﾒﾁﾚﾝｼﾞｱﾐﾝH2N(CH2)6NH2の単量体から縮合重合で合成される。
n HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2
→ HO-(-CO-(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-)n-H + (2n-1)H2O
(または n HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2
→ (-CO-(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-)n + 2n H2O )
○ﾒﾗﾐﾝ樹脂…ﾒﾗﾐﾝ C3N3(NH2)3とﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞHCHOの単量体から付加と縮合重合で合成される。
ﾒﾗﾐﾝ＋ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ→(付加)→＊種々のﾒﾁﾛｰﾙﾒﾗﾐﾝ→(脱水縮合重合)→ﾒﾁﾚﾝ結合(-CH2-)またはｼﾞﾒﾁﾚﾝｴｰﾃﾙ結合(-CH2OCH2-)でﾒﾗﾐﾝ樹脂を形成
＊ﾒﾗﾐﾝとﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞの付加による2-ﾒﾁﾛｰﾙﾒﾗﾐﾝ生成の化学反応式：
(image70)下図の網目構造のﾒﾗﾐﾝ樹脂は2,6-ｼﾞﾒﾁﾛｰﾙﾒﾗﾐﾝと2,4,6-ﾄﾘﾒﾁﾛｰﾙﾒﾗﾐﾝの脱水縮重合で生成される。
(image71)○PET(ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝﾃﾚﾌﾀﾗｰﾄ)…ﾃﾚﾌﾌﾀﾙ酸HOOCC6H4COOHとｴﾁﾚﾝｸﾞﾘｺｰﾙHO(CH2)2OHの単量体から縮合重合で合成される。
n HOOCC6H4COOH + n HO(CH2)2OH → HO-(-CO-C6H4-CO-O-(CH2)2-O-)n-H + (n-1)H2O
( またはn HOOCC6H4COOH + n HO(CH2)2OH → (-CO-C6H4-CO-O-(CH2)2-O-)n + n H2O )
○ﾒﾀｸﾘﾙ樹脂…ﾒﾀｸﾘﾙ酸ﾒﾁﾙCH2=C(CH3)COOCH3の単量体から付加重合で合成される。
n CH2=C(CH3)COOCH3 → (-CH2-C(CH3)COOCH3-)n
○ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ…ｴﾁﾚﾝCH2=CH2の単量体から付加重合で合成される。
n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n
問5
解答正・・・①ﾅｲﾛﾝ-6,6②ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ③ﾌｪﾉｰﾙ樹脂④ﾒﾀｸﾘﾙ樹脂
問6
解答正・・・ﾎﾟﾘｽﾁﾚﾝの合成 ： n CH2=CH(C6H5) → (-CH2-CH(C6H5)-)n …付加重合
PETの合成 ： n HOOCC6H4COOH + n HO(CH2)2OH → HO-(-CO-C6H4-CO-O-(CH2)2-O-)n-H
+ (n-1)H2O …縮合重合
問7
解答正・・・(ア)にくい(イ)にくい(ウ)にくい(エ)やすい(オ)やすい(カ)やすい(キ)にくい
●ﾋﾝﾄ ：
○高分子物質の分子量は, およそ10000以上の大きな値をもっているが, 一般的に平均値を意味しており小さな値から大きな値まで分布している。
○高分子の構造は, 鎖状や網目状の高次元構造をしている。
○理論的には, 熱力学, 統計力学, 量子力学に関連している。