Подорож у дивовижний світ полімерів

Тема: Подорож у дивовижний світ полімерів

Мета: продовжувати формувати в учнів знання основних понять хімії високомолекулярних сполук (моно­мер, полімер, мономерна ланка, ступінь полімеризації, термопластичність); ознайомити з різномані­тністю полімерних матеріалів і ос­новними галузями їх використан­ня; розвивати вміння досліджувати і спостерігати, робити висновки, самостійно працювати з джерела­ми інформації, літературою.

Обладнання й реактиви: ко­лекція «Пластмаси»,

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний момент

І. Мотивація навчальної діяль­ності

Багато людей старшого поколін­ня пам’ятають історію родини Ли­кових, котра з релігійних мотивів пішла від людей у глуху тайгу і про­була там із 1936 р. до поч. 80-х рр. Голова цієї родини жив за старо­вірськими звичаями, не спіл­куючись із широким світом. Бага­то досягнень цивілізації увійшло в людський побут за ці десятиліття, але що найбільше вразило старо­го пустельника при зустрічі з людь­ми? Літак, електрика, радіоприймач? Здогадайтеся!… Він сказав так: «Господи, що вигадали — скло, а мнеться!». (Ішлося про прозорий поліетиленовий па­кет.)

П. Актуалізація опорних знань

Учитель. Світ полімерів диво­вижний і різноманітний. Сьогодні на уроці ми здійснимо подорож у цей загадковий світ і зробимо там кілька зупинок. Але спочатку треба пройти через контрольно-пропускний пункт. Клас ділиться на чотири групи. Кожна група одержує запитання, і лише пра­вильно на нього відповівши, до­пускається до подорожі.

Запитання

Група 1.

1. Скажіть, будь ласка, а що озна­чає термін «полімер»?

2.Розкажіть про фізичні властивості поліетилену, запишіть його   формулу.

Група 2.

1.Які реакції називаються ре­акціями полімеризації?

2.Які хімічні властивості характерні для поліетилену? Підтвердіть це рівняннями   реакцій.

Група 3.

2.У наслідок яких реакцій утво­рюються полімери?

2. Із якої низькомолекулярної речовини утворюється поліетилен?

Запишіть рівняння реакції.

Учитель. Контрольно-про­пускний пункт пройшли всі групи мандрівників. Тож вирушаємо в по­дорож у дивовижний світ полімерів.

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

 

Зупинка І. Історична

Учень. Термін «полімери» у 1883 р. увів у науку Йонес Якоб Берцеліус для позначення особли­вого виду ізомерії, за якої речови­ни, які складаються з однакових елементів, мають різну молеку­лярну масу, наприклад, С2Н4 і С3Н6, 02 і 03. Таке визначення терміна не відповідає сучасним уявлен­ням про полімери. «Істинні» син­тетичні полімери на той час ще не були відомі. Кілька полімерів було отримано ще в першій половині XIX ст. Проте хіміки тоді намага­лися пригнітити полімеризацію й поліконденсацію, які призводи­ли до «осмолення» продуктів ос­новної хімічної реакції.

Перші згадки про синтетичні полімери датуються 1835 р. Уна­слідок дослідів із вінілхлоридом Реньо вперше синтезував полівінілхлорид, про що и сам не здога­дувався. Лише через багато років, повторюючи його досліди, вчені встановили, що смолисті залишки, які Реньо не досліджував, і є за­бруднений продуктами розкладу полівінілхлорид.

У 1839 р., працюючи зі стиро­лом, хімік Симон знайшов у кол­бах і ретортах якийсь нерозчин­ний порошок. Однак не надав цьо­му значення. Згодом виявилося, що згадана в публікаціях Симона речовина є полістиролом.

Європейцям уперше став відо­мим полімерний матеріал каучук близько 500 років тому, коли мо­ряки Колумба спостерігали на ос­трові Гаїті ігри місцевого населен­ня в м’яч. Тоді, звичайно, ще ніхто не міг передбачити, що матеріал, із якого зроблено м’яч, матиме таке велике значення і здійснить цілу революцію в техніці. М’ячі, що мали незвичайну властивість відскакувати від твердої поверхні, виготовлялися з речовини, що знаходиться в молочному соку тропічного дерева гевеї. Цей сік називався «као чоу» (као—дерево, чоу — текти). Звідси й назва тер­міну — каучук. Із природного кау­чуку (білий сік дерева гевеї) у 1843 р. було отримано першу в світі твер­ду пластичну масу — ебоніт. Ця пластмаса являє собою гуму, що містить близько 30 % Сульфуру.

Згадаймо кілька фактів:

  • • 1856 р. — англієць Паркес до­був нову речовину целулоїд;
  • • 1859 р. — великий російський хімік О. Бутлеров, творець теорії хімічної будови органічних речо­вин, відкрив формальдегід;
  • • 1870 р.—почав діяти Кусковський хімічний завод (нині у складі м. Москви). Цей завод було побудо­вано спочатку для добування гасу. На ньому працювали великі ро­сійські хіміки Д. Менделєєв і М. Зелінський. Тут уперше в країні було організоване виробництво блоко­вого полістиролу. Завод є експе­риментальною базою розвитку полістирольних пластиків;
  • • 1912 р. — російський хімік І. Остромисленський із хлорвінілу добув полівінілхлорид;
  • •1949 р.—у Радянському Союзі почалося виробництво фторопласту-4. Із нього роблять труби для транспортування особливо аг­ресивних рідин, а також ізоляцію для підводних кораблів, проклад­ки, сальники, вентилі тощо;
  • •1957 р.—на виставці приклад­ного мистецтва в Парижі демон­стрували будинок, цілком побудо­ваний із пластмас за проектом па­ризького архітектора Лионеля. Будинок мав корисну площу 90 м2і важив 7,5 т.

 

Зупинка ІІ. Науково-дослід­ний інститут

Лабораторна робота({робо­та в групах)

Група I. Вивчення фізичних властивостей поліпропілену, зокре­ма відношення до води.

Група II. Вивчення відношен­ня поліпропілену до нагрівання. {Шматочок поліпропілену нагріти над полум’ям спиртівки, змінити його форму, охолодити. Повто­рити цей дослід. Пояснити змі­ни, що відбуваються.)

Група III. Вивчення взаємодії поліпропілену з кислотами (хлоридною), лугами (натрій гідрокси­дом), окисниками (калій перман­ганатом). {Пояснити результати дослідів.)

Зупинка ІІІ. Проектний інс­титут

Учитель. Виконаємо спіль­ний проект «Полімери на службі людини». Пропонуємо кожній групі внести свої пропозиції щодо проекту (див. табл.).

 

Властивості Галузі застосування
1. Хімічна стійкість Виготовлення деталей, апаратів, що працюють в агресивному середовищі, виготовлення тари для зберігання хімічноактивних речовин, виготовлення антикорозійних покриттів
2. Водо- і газо­непроникність Виготовлення пакувальних матеріалів, плівки для теплиць, предметів побутового призначення, декоративнооздоблюваних
3. Електроізоля­ційні властивості Виготовлення ізоляційних матеріалів в електротехнічній промисловості

 

{Учитель, він же керівник про­екту, затверджує цей проект, вносячи до нього доповнення.)

Учитель. Пластмаса — мате­ріал, із якого можна виготовити різні вироби. Полімерні вироби переважно, крім високомолекулярної сполуки, можуть містити й інші компоненти: наповнювачі (деревне борошно, папір, сажу, тканини тощо), які знижують вартість матеріалу й підвищують міцність полімеру, пластифіка­тори (підвищують пластичність і запобігають крихкості), барвники (надають матеріалу потрібного за­барвлення). Щоб зробити пласт­масу поруватою, до неї додають речовини, унаслідок розкладання яких виділяються гази (виготов­лення пінопластів). Щоб запобіг­ти накопиченню статичної елект­рики, додають антистатики, для підвищення стійкості — антиок­сиданти. Тому завдяки різним до­мішкам з одного й того самого по­лімеру можна виробляти різні за властивостями матеріали.

Дуже близький за властивос­тями до поліетилену поліпропі­лен.

 

Запитання

1. Яка речовина є мономером поліпропілену? {Пропілен.) СН2 = СН(CH3)

На відміну від поліетилену він розм’якшується при вищій темпе­ратурі і має підвищену міцність. Із нього виготовляють дуже міцні канати, сітки, технічні тканини.

2.Яку сполуку можна одер­жати, якщо в молекулі етилену за­містити один атом Гідрогену на атом Хлору? (Хлорвініл.)

(СН2 = СН)

СІ

 

Із хлорвінілу добувають полі­мер — поліхлорвініл. Пластмаси на основі хлорвінілу майже не за­горяються і мають здатність до самогасіння. Він іде на виготовлен­ня лінолеуму, штучної шкіри, кле­йонки, технічних волокон.

3.Унікальні властивості має полімерний матеріал — тефлон. Його добувають із тетрафлуоретилену.  Напишіть формулу. F2 = СF2.)

Учень. «Органічна платина» В алхімічних творах часто ма­лювали лева, який пожирає сонце. Ця ачегорія символізує царську воду, у якій розчиняється цар ме­талів — золото. Та є полімер, що своєю хімічною пасивністю знач­но перевершує і «царя», і «цари­цю» металів — платину. Це так званий фторопласт-4, тефлон, або політетрафлуоретичен. Йо­го справедливо назвали «органіч­ною платиною». На тефлон не діє ні концентрована нітратна кисло­та, ні царська вода, ні газоподіб­ний хлор, ні нагріті луги. В органіч­них розчинниках — вуглеводнях, спиртах, ефірах, кетонах—він не тільки не розчиняється, а й не на­брякає. Із тефлоном повільно ре­агує лише фтор. Розплавлений натрій взаємодіє з тефлоном лише при 500 °С.

Така хімічна інертність тефло­ну пояснюється надзвичайною міцністю зв’язків С-F, а також тим, що атомна відстань С-С у карбо­новому ланцюгу майже дорівнює двом радіусам атома Флуору. За­вдяки цьому атоми Флуору заті­нюють атоми Карбону (ховають їх за собою і тим оберігають від дії різних реагентів).

У тефлоновій тарі зберігають такі енергійні окисники, як сполу­ки Криптону і Ксенону з Флуором і Оксигеном. Тканини, зіткані з теф­лонових ниток, — гарні фільтри для очистки гарячих кислот і окис­ників. Чимало тефлонових деталей застосовують у сучасних літаках та ракетах. Особливо це стосуєть­ся паливних баків і трубопро­водів, у яких зберігаються та про­качуються хімічно активні й агре­сивні компоненти ракетного паль­ного. При високій температурі тефлон руйнується і є енергійним окисником, завдяки чому його іноді використовують як компо­нент твердого ракетного палива.

Тефлон зберігає високу меха­нічну міцність у температурному інтервалі від-190 до +250 °С. Він— чудовий діелектрик, до того ж його високі діелектричні характерис­тики не залежать від частоти стру­му й температури. Через це теф­лон широко застосовують у радіотрансляційній, телевізійній та електронно-обчислювальній апа­ратурі. Тефлоновим ізоляційним матеріалом покривають кабелі і проводи високої напруги. Такі проводи можна цілком безпечно розігрівати до 180—190 °С, атрансформатори з тефлоновою ізоля­цією—до 200 °С.

 

Якщо метал покрити тонень­ким шаром фторопласту, то на лютому морозі металева річ не прилипне до рук. Це має неабия­ке значення для роботи в суво­рих умовах Арктики й Антаркти­ди.

Багато металів в умовах глибо­кого космічного вакууму самозварюються. За таких умов тита­нові болти й гайки можуть прива­ритися до металевої конструкції. Та цьому можна зарадити, якщо на них нанести тонкий захисний шар фторопласту.

Фторопласти успішно викори­стовуються і на підводних човнах.

Також вони не змочуються во­дою та іншими рідинами, до них не прилипають липкі тіла. Тому не дивно, що нині в хлібопекарнях тісто розмішують у тефлонових посудинах, розкачують тефло­новими валами, а хліб випікають у тефлонових формах. Такі фор­ми не треба попередньо змащува­ти жирами або посипати борош­ном. В одній тефлоновій формі можна випекти до тисячі запаш­них паляниць без жодного змащу­вання.

Хіміки-флуорорганіки пода­рували медицині справді чудо-матеріали, на які так давно чекали хірурги. Із фторопластів виготов­ляють протези мітрального й аор­тального клапанів серця, крово­носних судин. У таких полімерних судинах не відбувається тромбо­утворення. Фторопластами закри­вають також дефекти серцевих пе­регородок.

Учитель. Кожен із нас хоче мати сучасне житло. Для виготов­лення декоративно-оздоблюваль­них матеріалів, різних панелей, облицювальної плитки використову­ють вироби з полістиролу. (-СН2-СН-)n

                                                           │

C6H5

Різновидом цього полімеру є пінополістирол, який викорис­товують як тепло- і звукоізоляційний матеріал у будівництві, для ви­роблення меблів.

Не можна не згадати про ще один важливий полімер — поліетилметакрилат—безбарвний, прозорий, світло- й ударостійкий матеріал. Через свою прозорість він отримав назву «органічного скла», яке, на відміну від силікат­ного, легко обробляється механіч­ними способами і склеюється. Тому його використовують для засклення літаків, суден, автомо­білів.

Ну і, звичайно, в кожному ма­газині можна побачити різні напої у пластмасових пляшках. Виго­товляють ці пляшки з поліакрило­нітрилу.

n(СН2 = СН) → (- СН2 – СН -)n

│                         │

CN                       CN

Зупинка ІV. Рекламне агенство

І учень.

У світ чудес ми манд­рували—

Сувенірів не придбали,

Ні для кухні, ні для ванни,

Ні для тата, ні для мами.

Що ж ми будем купувати,

Щоб від цього користь мати?

Ось дивіться, перед нами—

Реклама світиться вогнями.

Тож давайте, не минайте —

В рекламне агенство завітайте!

 

ІІ. учень.

Картопля в нас не пригорить

І тісто не пристане.

Якщо ми будемо варить

В кастрюлі із тефлону.

(Учень рекламує сковороду й кастрюлю з антипригарним тефлоновим покриттям?)


Зупинка VІ. Екологічна

Учень

Нашу епоху називають «віком полімерів». І це не випадково. Важко назвати хоч би одну галузь сучасної науки, техніки, вироб­ництва чи побуту, у якій вони б не використовувалися. Але з широ­ким використанням полімерів ви­никла нова актуальна проблема: куди подіти використані й непри­датні вироби з полімерних матері­алів, адже, на відміну від кліткови­ни і білків, вони не гниють і не спо-живаються мікроорганізмами. Уже зараз у світовому океані пла­вають мільйони поліетиленових пляшок. Якщо таке засмічення океану триватиме й далі, то в недалекому майбутньому для морсь­ких суден треба буде прокладати шлях за допомогою спеціальних тральників.

Захаращення світового океану пластсмасовою тарою стало од­нією з причин вимирання веле­тенських морських черепах, ос­новною їжею яких є медузи. Вия­вилося, що черепахи помилково вважають медузами напівпрозорі у воді поліетиленові пакети і ковта­ють їх. Так, при розтині однієї із за­гиблих черепах у її шлунку знайш­ли аж… 15 поліетиленових пакетів!

Японські хіміки розробили спосіб переробки відходів полі­етилену на пальне. Для цього ви­користані поліетиленові вироби— тару, труби, плівку, електроізоля­цію тощо розплавляють, додають порошкоподібного нікелю, утво­рену суміш нагрівають при 500 °С. При цьому відбувається ката­літичний крекінг. У результаті ут­ворюється суміш газоподібних і рідких вуглеводнів (бензин, гас).

IV Узагальнення, осмислення та систематизація знань

Учитель. Вам запропонували роботу на одному з підприємств хімічного об’єднання «Полімер», попередивши, що відбір прово­диться на конкурсній основі, й по­ставили перед вами завдання:

(У класі проводиться само­стійна робота по варіантах)

Варіант І. Скласти рівняння ре­акції полімеризації пропілену.

Варіант II Скласти рівняння ре­акції полімеризації хлорвінілу.

Варіант III. Скласти рівняння ре­акції полімеризації тетрафлуоретилену.

Варіант IV. Скласти рівняння ре­акції полімеризації стиролу.

V. Підсумок уроку

Оголошуються оцінки роботи груп та індивідуальні оцінки окре­мим учням.

 

VІ. Домашнє завдання

Опрацювати матеріал підручника

Заповнити таблицю

 

Пластмаси

Вироби з них

   
   
   
   

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Конспект Him 11 (55) (70.9 KiB, Завантажень: 13)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

презентацыя Him11 (37) (90.5 KiB, Завантажень: 8)

завантаження...
WordPress: 22.88MB | MySQL:26 | 0,666sec