在我们的周围塑料处处可见,大多数家用电器的外壳都是塑料,我们的衣服也是化纤(塑料的一种)制成的。
◎塑料=高分子
塑料一般被称为高分子,高分子指的是分子量大,即数量众多的原子组合成的大分子的意思。
但是高分子并不仅仅意味着分子个头很大,而是指分子是由成千上万个非常小的单位分子(原子)结合而成的。这里可以想象下锁链,锁链虽然非常长,但它的组成单位是一个个简单的小圆环,长的锁链甚至需要几万个小圆环连在一起。
◎Polyethylene[1](聚乙烯)的结构
化合物的名字是根据希腊语的数词定的。“Polyethylene”的“Poly”是非常多的意思,因此,Polyethylene是非常多的乙烯聚合起来的意思。乙烯的分子式是C2H4,分子结构非常简单。
乙烯的分子结构虽然简单,但它是生物学中作用非常重要的一个分子,那就是植物的催熟荷尔蒙。还没成熟就被采摘下来的香蕉,在运输途中让香蕉吸收乙烯,香蕉很快就变成熟透的黄色。聚乙烯是1万多个这样的乙烯分子连接起来的很长的大分子。
原子间的结合可以用线来表示,一根线(单键结合)可以看作是原子之间的握手,因此用两根线表示的碳原子之间的结合可以看作是原子间伸出双手,互相握手。制作聚乙烯时,松开碳原子其中的一个握手,并和相邻的乙烯分子结合。像这样结合不断延伸,最终1万多个乙烯分子结合在了一起。
1万个C2H4结合在一起也就意味着2万个单位CH2连接在了一起。
图1-6 聚乙烯的聚合
◎城市燃气、石油、凡士林、聚乙烯都是兄弟
城市燃气是天然气,它的主要成分是甲烷,分子式为CH4,也就是说每个甲烷分子有1个碳原子、4个氢原子。同样是气体燃料的丙烷分子式为CH3CH2CH3,每个分子有3个碳原子,打火机里的燃料丁烷分子式是CH3CH2CH2CH3,每个分子有4个碳原子。
像这样不断增加碳原子的数量,气体会逐渐变成**,碳原子数量有6~10个时是汽油,8~12个时变成煤油,碳原子数量增加到20个左右时就变成了固体的凡士林,增加到1万个左右时就变成了硬度跟玻璃一样的聚乙烯。
因此上面的这些物质虽然碳原子的数量不同,但都是同一物质家族的兄弟。
图1-7 主要的化学品制造过程和用途
[1]中文叫作聚乙烯,为方便下文对名字来源的解释,此处用英文表述。——译者注