QCM : Polymérisations radicalaires (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pourquoi une polymérisation par étapes doit-elle atteindre une conversion élevée pour produire une masse molaire importante ?

Parce que les chaînes longues apparaissent avant toute réaction entre les espèces intermédiaires
Parce que la croissance successive entre espèces de réactivité comparable augmente lentement la masse molaire
Parce que les centres actifs formés au départ consomment rapidement tous les monomères disponibles
Parce que la terminaison transforme progressivement les petites molécules en polymères de grande taille

Parce que la croissance successive entre espèces de réactivité comparable augmente lentement la masse molaire

Explication

La polymérisation par étapes construit progressivement les molécules entre espèces de réactivité comparable, ce qui rend l’augmentation de masse molaire lente et dépendante d’une conversion élevée. La formation rapide de chaînes longues à faible conversion caractérise plutôt la polymérisation en chaîne.

2. Quelle caractéristique distingue le mécanisme de croissance d’une polymérisation en chaîne de celui d’une polymérisation par étapes ?

Elle augmente la masse molaire par réactions successives sans créer d’espèce réactive particulière
Elle utilise des centres actifs nouvellement formés dont la réactivité dépasse fortement celle des monomères
Elle associe des espèces de réactivité comparable dans une succession de réactions entre molécules
Elle repose sur des intermédiaires déjà présents dans les monomères avant toute activation

Elle utilise des centres actifs nouvellement formés dont la réactivité dépasse fortement celle des monomères

Explication

La polymérisation en chaîne débute par la création de centres actifs absents des monomères, puis la croissance s’effectue par leur intermédiaire. Les espèces de réactivité comparable et la croissance progressive correspondent à la polymérisation par étapes.

3. Quelles sont les trois étapes de la polymérisation radicalaire libre du styrène amorcée par l’AIBN ?

La dissociation, la réticulation et la dégradation
La nucléation, la condensation et la recombinaison
L’activation, l’hydrolyse et la précipitation
L’amorçage, la propagation et la terminaison

L’amorçage, la propagation et la terminaison

Explication

La polymérisation radicalaire libre du styrène suit successivement l’amorçage, la propagation et la terminaison. La propagation allonge la chaîne, tandis que l’amorçage crée les centres actifs et la terminaison les détruit.

4. Par quels mécanismes une chaîne radicalaire en croissance peut-elle prendre fin ?

Par recombinaison de deux radicaux ou par dismutation
Par addition successive de monomères ou par transfert de chaîne
Par dissociation de l’amorceur ou par activation du monomère
Par condensation de deux monomères ou par hydrolyse du polymère

Par recombinaison de deux radicaux ou par dismutation

Explication

La terminaison radicalaire peut résulter de la recombinaison de deux chaînes radicalaires ou de leur dismutation. L’addition de monomères appartient à la propagation, tandis que la dissociation de l’amorceur intervient dans l’amorçage.

5. Pour la réaction aA+bB→cC+dDaA+bB\rightarrow cC+dD, quelle expression représente la vitesse globale de réaction ?

R=k[A]a[B]bR=k[A]^a[B]^b
R=k([A]a+[B]b)R=k\left([A]^a+[B]^b\right)
R=k[A]c[B]dR=k[A]^c[B]^d
R=k[A]a+b[B]c+dR=k[A]^{a+b}[B]^{c+d}

$$R=k[A]^a[B]^b$$

Explication

La vitesse globale est donnée par le produit de la constante cinétique et des concentrations des réactifs élevées à leurs coefficients stœchiométriques, soit R=k[A]a[B]bR=k[A]^a[B]^b. Les coefficients des produits ne déterminent pas cette expression de vitesse.

6. Que signifie l’hypothèse d’un état quasi-stationnaire pour les radicaux d’une polymérisation radicalaire ?

La terminaison domine l’amorçage, de sorte que Rt>RaR_t>R_a
La dissociation de l’amorceur devient nulle, de sorte que les radicaux disparaissent
La création de radicaux compense leur destruction, de sorte que Ra=RtR_a=R_t
La propagation cesse, de sorte que la concentration en monomère devient constante

La création de radicaux compense leur destruction, de sorte que $$R_a=R_t$$

Explication

À l’état quasi-stationnaire, la concentration en radicaux reste approximativement constante parce que leur vitesse de création égale leur vitesse de destruction, donc Ra=RtR_a=R_t. Une domination de la terminaison entraînerait au contraire une diminution de la concentration radicalaire.

7. Lequel des ensembles suivants regroupe des méthodes de polymérisation radicalaire contrôlée ?

Hydrolyse, oxydation et réduction
Initiation, propagation et terminaison
NMP, ATRP et RAFT
Condensation, addition et réticulation

NMP, ATRP et RAFT

Explication

La NMP, l’ATRP et la RAFT sont trois méthodes de polymérisation radicalaire contrôlée. L’initiation, la propagation et la terminaison désignent plutôt des étapes générales de la polymérisation radicalaire libre.

8. Quel objectif permet de relier le mécanisme de polymérisation aux propriétés moléculaires du polymère obtenu ?

Identifier la géométrie du réacteur utilisé
Prédire la masse molaire du polymère
Déterminer la couleur du matériau final
Mesurer la température de fusion du monomère

Prédire la masse molaire du polymère

Explication

Un objectif du chapitre est de prédire la masse molaire des polymères en fonction du mécanisme de polymérisation. La température de fusion, la couleur et la géométrie du réacteur ne constituent pas ici les objectifs associés au mécanisme moléculaire.

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Sur quoi repose la polymérisation par étapes ?

Sur des croissances successives identiques entre espèces de réactivité comparable aux monomères.

Comment évolue la masse molaire en polymérisation par étapes ?

Elle augmente lentement.

Quelle condition est nécessaire pour obtenir une masse molaire importante en polymérisation par étapes ?

Une conversion élevée est exigée.

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