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普考申論題 112年 [化學工程] 有機化學概要

第 三 題

📖 題組:
下列是五個聚合物的名字,請分別畫出形成此聚合物單體的結構:(每小題2分,共10分)
(一)纖維素(cellulose)
(二)幾丁質(chitin)
(三)聚苯乙烯(polystyrene)
(四)克維拉(Kevlar)
(五)聚丙烯腈(polyacrylonitrile)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (三)

聚苯乙烯(polystyrene)

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日常常見的塑膠材料(如保麗龍),單體為苯乙烯(styrene)。

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單體為:苯乙烯(Styrene 或 Vinylbenzene)。 結構特徵:苯環上連接一個乙烯基(PhCH=CH₂)。

小題 (一)

纖維素(cellulose)

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纖維素是植物細胞壁的主成分,由葡萄糖以 β-1,4-糖苷鍵連接而成。

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單體為:D-葡萄糖(β-D-glucose)。 結構特徵:六元吡喃環,C1 的 OH 基團處於平伏鍵(equatorial),即 β-構型。

小題 (二)

幾丁質(chitin)

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幾丁質存在於甲殼類外骨骼,其結構類似纖維素,但 C2 位置的羥基被乙醯胺基取代。

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單體為:N-乙醯基-D-葡萄糖胺(N-acetyl-β-D-glucosamine)。 結構特徵:葡萄糖骨架,C1 為 β-構型,C2 接有 -NHC(=O)CH₃ 基團。

小題 (四)

克維拉(Kevlar)

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克維拉是高強度的防彈纖維,屬於芳香族聚醯胺類(aramid),由兩種單體經縮合聚合而成。

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單體為兩種分子(縮聚反應):

  1. 對苯二甲酸(Terephthalic acid):苯環的 1,4-位置各接一個羧基(-COOH)。
  2. 對苯二胺(p-Phenylenediamine):苯環的 1,4-位置各接一個胺基(-NH₂)。

小題 (五)

聚丙烯腈(polyacrylonitrile)

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聚丙烯腈(PAN)用於製造壓克力纖維,其單體為丙烯腈。

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單體為:丙烯腈(Acrylonitrile)。 結構特徵:乙烯基上連接一個氰基(CH₂=CH-CN)。

📝 聚合物單體結構識別
💡 掌握聚合物命名規律與加成/縮合反應之單體對應關係。
比較維度 聚苯乙烯 (PS) VS 聚丙烯腈 (PAN)
單體名稱 苯乙烯 (Styrene) — 丙烯腈 (Acrylonitrile)
特徵取代基 苯環 (-C6H5) — 氰基 (-CN)
單體結構 PhCH=CH2 — CH2=CHCN
💬加成聚合聚合物之差異,主要在於乙烯基上所連接之取代基種類。
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加成聚合反應 五大通用塑膠結構 熱塑性與熱固性聚合物

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