Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của các loại nhựa gia dụng

Nhựa có ở khắp mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta – nhưng tất nhiên, “nhựa” chỉ là một thuật ngữ dùng để mô tả cho một loạt các chất hóa học khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét một số loại nhựa phổ biến mà mọi người gặp thường xuyên và kiểm tra xem cấu trúc hóa học của chúng như thế nào nhé!

Tất cả các loại nhựa chúng ta sử dụng hoặc gặp phải được gọi chung là polymer. Các polymer này được hình thành từ các thực thể hóa học đơn giản được gọi là monomer. Monomer có thể là một loạt các hợp chất khác nhau, nhưng các polymer cụ thể thường sẽ chứa các monomer chỉ có một hoặc hai loại. Các polymer được hình thành bằng cách kết hợp nhiều đơn phân, giống như một chuỗi kẹp giấy dài, tạo thành một phân tử dài.

Hãy xem xét một ví dụ đơn giản để làm cho điều này rõ ràng hơn. Polyethene là một loại nhựa, hoặc polymer, được sử dụng rộng rãi trong túi mua sắm bằng nhựa, màng nhựa và để làm một số đồ chơi. Nó được hình thành từ nhiều monomer của phân tử nhỏ, ethene. Ở nhiệt độ và áp suất cao, và với sự có mặt của oxy làm chất xúc tác, một trong hai liên kết giữa hai nguyên tử cacbon trong phân tử có thể được tạo ra để phá vỡ và cho phép chúng hình thành liên kết với các phân tử ethene khác.

Các điều kiện khác cũng có thể được sử dụng, để sản xuất các phiên bản của cùng một loại polymer với các thuộc tính khác nhau; polyethene có nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như polyethene mật độ cao (HDPE) hoặc polyethene mật độ thấp (LDPE). Các monomer khác nhau cũng có thể được sử dụng để cung cấp các polymer khác nhau. Ví dụ, nếu chúng ta sử dụng propene làm monomer thay vì ethene, chúng ta thu được polypropene.

Một số polymer được biết đến nhiều hơn bằng tên thương mại hoặc chữ viết tắt so với tên hóa học đầy đủ của chúng. Ví dụ, hầu hết những người không phải là nhà hóa học có thể sẽ không nhận ra tên polytetrafluoroethene, nhưng họ có thể biết  bằng tên thương mại của nó, Teflon. Tương tự, nhựa được sử dụng để tạo ra một tỷ lệ lớn các chai nước bằng nhựa, polyetylen terephthalate, được biết đến nhiều hơn trong bối cảnh đó bằng chữ viết tắt của nó, PET. Nó cũng được sử dụng trong quần áo, khi đó nó thường được gọi đơn giản là polyester (đáng chú ý là các polyester thực sự là một loại polymer, chứ không phải là một polymer riêng lẻ).

Vì vậy đó là cách các loại nhựa này được tạo ra! Nhưng các phân tử chúng ta sử dụng để tạo ra chúng ở đâu ngay từ đầu? Nguyên liệu thô mà chúng ta sử dụng để tạo ra các phân tử này đến từ dầu thô, và trên thực tế, khoảng 5% dầu trên toàn thế giới đi vào sản xuất nhựa. Có khoảng 40 hóa chất cơ bản khác nhau trong dầu thô, có thể được sử dụng để tạo ra một số lượng lớn các hóa chất khác. Một số trong số này, lần lượt có thể được trùng hợp để tạo thành nhựa.

Bạn có thể đã nghe nói về khái niệm dầu cực đại, thời điểm được đề xuất khi tốc độ khai thác dầu từ Trái đất đạt đến điểm cao nhất, trước khi bắt đầu giảm khi trữ lượng giảm dần. Tất nhiên, nếu chúng ta bắt đầu cạn kiệt dầu, chúng ta cũng sẽ cạn kiệt nguồn của nhiều hóa chất được sử dụng để sản xuất nhựa. Nếu chúng ta bắt đầu dùng hết các nguyên liệu hóa học cần thiết để sản xuất nhiều hơn, chúng ta có thể phải bắt đầu tìm sản phẩm thay thế cho phạm vi ứng dụng rộng rãi này.

Một vấn đề khác với nhựa là làm thế nào để xử lý chúng. Nhiều loại nhựa khác nhau không thể phân hủy sinh học và có thể mất tới hàng ngàn năm để phân hủy do hậu quả của việc tiếp xúc với bức xạ UV từ mặt trời. Tất nhiên, thời gian phân hủy này chỉ là một ước tính, vì chúng ta đã không sử dụng nhựa đủ lâu để quan sát thấy sự phân rã hoàn toàn của chúng. Do đó, việc xử lý của chúng đặt ra nhiều vấn đề vì bãi rác đòi hỏi không gian và các phương pháp xử lý khác có vấn đề riêng – ví dụ, trong một số trường hợp, việc đốt nhựa có thể giải phóng khí độc. Những vấn đề xử lý này là một trong những lý do tái chế nhựa được khuyến khích.

Cuối cùng, điều đáng chú ý là các polymer không phải lúc nào cũng do con người tạo ra; DNA và ARN là một ví dụ về polymer tự nhiên, và cả cellulose và lignin, được tìm thấy trong thực vật, là những ví dụ khác. Chúng ta sẽ xem xét thêm về polymer trong một số bài viết trong tương lai. Nhớ follow nhé!

Trên đây là những điều thú vị về hóa học của các loại nhựa gia dụng. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo Compound Interest, American Chemistry.

Leave a Reply