Поняття про полімери

Тема:  Поняття про полімери

Мета: ознайомити учнів із загальними поняттями хімії високомолекулярних сполук (мономер, мономерна ланка, ступінь поліме­ризації, середня відносна молекулярна маса, полімер, макромолекула, термопластичність) розглянути влас­тивості й застосування поліетилену; розвива­ти вміння спостерігати, самостійно працюва­ти з підручником, спеціальною літературою, виступати з повідомленнями.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Методи проведення: словесні, рольова гра «Розмова з менеджером», демонстраційний та лабораторний досліди, робота з опорними схемами.

Обладнання: колекція «Пластмаси», по­ліетилен, NаОН, НС1, НNO3, спиртівка, сірники, штатив з пробірками, пінцет, само­робні таблиці, опорні схеми.

 

Хід уроку

На дошці напис епіграфу уроку «Широко простягає хімія руки свої у справи людські…»

В.М.Ломоносов.

Учень.

На уроках не гуляєм —

Хімію органічну вивчаєм,

Поповнюємо знання щодень.

І в цей весняний прохолодний день

Ми вам кажем:

Всі учні. Добрий день.

Учитель. Шановні учні! Хімію вивчайте, любіть її і завжди пам’я­тайте:

Що хімія, оця гірка, смердюча,

Водночас є корисна і пахуча,

В житті не обійтись без формул, без рівнянь,

І без міцних хімічних знань.

 

І. Фронтальна (усна)  перевірка знань методом «мікрофон».

Дати визначення поняття «ізомери»?

Як називаються насичені вуглеводні за систематичною номенклатурою?

Чому клас носить назву насичені вугле­водні?

Дати визначення поняття «гомологи»?

Як називається п’ятий представник алканів?

Скільки атомів карбону містять у своє­му складі гексан, бутан, метан?

Як називаються радикали, що утворю­ють етан, пропан, пентан?

Загальна формула насичених вугле­воднів.

Як називається ненасичений вуглево­день, що містить два атоми Карбону?

Загальна формула ненасичених вугле­воднів (алкенів та алкінів).

Які типи хімічних реакцій характерні для ненасичених вуглеводнів?

Учитель.

Ми реакції вивчаєм,

Про окиснення — читаєм,

Ізомери пишем, знаєм.

Реакцію заміщення і приєднання

Ще з восьмого класу пам’ятаєм.

А сьогодні — нова тема,

Реакцію полімеризації вивчати почнемо.

Учитель. Отже, тема нашого сьогодніш­нього уроку «Поняття про полімери на при­кладі поліетилену. Застосування поліетиле­ну».

(Звертаю увагу на те, що учні повинні зна­ти, вміти (додаток 1)).

II. Вивчення нового матеріалу

Для ефективного проведення уроку сьо­годні в нас працює «Довідкове бюро»

Учні поділено на три групи.

Рольова гра «Розмова з менеджером»

До класу заходить учень-менеджер.

Учитель. Хто ви?

Учень. Я менеджер.

Учитель. Учні, ви знаєте, хто такий ме­неджер?

(Якщо нема пояснення, довідку дає довід­кове бюро).

Довідкове бюро (англ. Мапаgеr — управ­ляючий) — професіональні управителі, посе­редники.

Менеджер. Я представник фірми ЛІПО-РЕМ. Мені необхідно укласти договір із підприємством, яке забезпечило б нашу фірму електроізоляційним матеріалом.

І група. Тоді вам необхідно співпрацюва­ти з нами. Наше підприємство виготовляє електроізо­ляційні ма­теріали.

ІІ група. Я впевнений, що саме ми можемо за­безпечити вашу фірму електроізо-ляційним матеріалом, крім того, вартість на­шого товару значно нижча, ніж підприємства-конкурента.

ІІІ група. А я переконаний, що наш мате­ріал зможе задовольнити потреби вашої фірми, адже крім притаманних йому елект­роізоляційних властивостей він ще й міцний.

 

 

Менеджер. Але мені необхідний хімічно стійкий матеріал. Що ви на це скажете?

I група. Наш матеріал відповідає вашим вимогам, він хімічно стійкий.

II група. Матеріал, що випускається на­шим підприємством, за звичайних умов не
реагує ні з сульфатною кислотою, ні з лу­гами. До того ж він термопластичний: під
час нагрівання легко розм’якшується і змінює форму, яку зберігає після охолод­ження.

III група. А наш матеріал, крім названих властивостей, ще й еластичний та тепло­
стійкий. Тому ви не будете жалкувати, якщо договір укладете саме з нашим підприєм­ством.

Менеджер. Зачекайте хвилинку, джентль­мени. Ми маємо тепличне господарство для вирощування рослин. Мені необхідний якіс­ний замінник скла.

І група. Ми пропонуємо вам матеріал, який легко витягується в плівку.

ІІ  група. Наш матеріал ні в чому не посту­пається. Крім того, у тонкому шарі він добре пропускає ультрафіолетові промені, тому в парниках і теплицях його вільно можна ви­користовувати замість скла.

III група. Матеріал, що випускається на­шим заводом, можна використовувати для виготовлення ємкостей, в яких зберігаються агресивні рідини, крім того, він антикорозій­ний.

Менеджер. Я дякую вам за співпрацю. І хочу укласти договір з вашою фірмою.

(Підходить до представника II групи, по­тискає йому руку і сідає до них за стіл.)

Учитель. Як же називається фірма, мене­джер якої тільки-но був разом з нами?

 

(Учні складають слово із букв ЛІПОРЕМ — ПОЛІМЕР)

Що ж означає слово ПОЛІ? ПОЛІМЕР?

Довідкове бюро. «Полі» — від грец. роlуs — «численний», «просторий». «Полімер» — від «полі» і грец. теrоs — «частина», «част­ка».

Полімери — речовини, макромолекули яких складаються з великої кількості ланок, що повторюються, сполучені одна з одною хімічними зв’язками. Молекулярна маса полімеру змінюється від декількох тисяч до декількох мільйонів.

Розповідь учня. Термін «полімери» було введено в науку Йонесом Якобом Берцеліусом у 1833 році (Й.Я.Берцеліус (1779— 1848), шведський вчений і мінеролог, іно­земний почесний член Петербургзської АН (1820)), для позначення особливого виду ізо­мерії, за якої речовини, що мають однаковий склад, мають різну молекулярну масу, на­приклад, етилен і бутилен, кисень і озон. Таке визначення терміна не відповідає сучас­ним уявленням про полімери. «Істинні син­тетичні полімери» на той час ще не були відомі. Ряд полімерів було отримано ще в першій половині XIX ст. Проте хіміки тоді, звісно, намагалися пригнітити полімериза­цію і поліконденсацію, які призводили до «осмолення» продуктів основної хімічної ре­акції, тобто до утворення полімерів (і доте­пер полімери часто називають «смолами»).

Перші згадки про синтетичні полімери відносяться у часі до 1838 р. (полівінілхло­рид) і 1839 р. (полістирол). Хімія полімерів виникла тільки зі створенням О.М. Бутлеровим теорії хімічної будови. Він вивчав зв’язок між будовою і відносною стійкістю молекул, що має місце у реакціях полімери­зації.

Поштовх до подальшого свого розвитку наука про полімери дістала головним чином завдяки інтенсивним пошукам способів син­тезу каучуку, які здійснювали найвидатніші вчені багатьох країн (Г.Бушарда, У.Тілден До Гаррієс, І.Л.Кондаков, С.В.Лебедєв тощо). В 30-х роках було доведено існування вільного радикального й іонного механізму полімеризації. Велика роль у формуванні уявлень про реакції поліконденсації відво­диться роботам І.Корозерса.

З початку 20-х років XX століття розви­ваються також теоретичні уявлення про бу­дову полімерів. Автором принципово нового уявлення про полімери як про речовини, що складаються з макромолекул, часточок над­звичайно великої молекулярної маси, був Г.Штаудінгер. Перемога ідей цього вченого примусила науковий світ розглядати поліме­ри як якісно новий об’єкт дослідження хімії  і фізики.

Учитель. А зараз відкрийте свої опорні схеми і визначимо, як класифікують полі­мери.

За походженням полімери поділяють на:

—   природні (біополімери): білки, НК, ка­учук;

—   синтетичні: поліетилен, поліпропілен, фенол-формальдегідні смоли.

За формою молекули полімерів бувають:

—   лінійні: поліетилен, каучук натураль­ний;

—   розгалужені: амілопектин, крохмаль;

—   сітчасті: епоксидні смоли.

За своєю природою полімери бувають:

—   органічні;

—   елементорганічні;

—   неорганічні.

Одержують полімери методом:

—   полімеризації;

—   поліконденсації.

Полімери мають специфічні властивості:

—    утворюють анізотропні волокна і плівки;

—    високу еластичність.

 

Найважливіші характеристики полімерів:

—   хімічний склад;

—   молекулярна маса;

—ступінь розгалуженості й гнучкості макромолекул.

Від цих характеристик істотно залежать властивості полімерів

Учитель. Ми розглянули, як класифіку­ють полімери, а зараз давайте розглянемо підприємство «Поліетилен», що обіцяє співпрацювати з фірмою «ПОЛІМЕР».

Правильно.

Що ж таке поліетилен? (Розповідь учите­ля.)

За підвищеної температури, тиску і в при­сутності каталізаторів молекули етилену спо­лучаються одна з одною внаслідок розриван­ня подвійного зв’язку. У спрощеному вигляді рівняння такої реакції можна зобразити так:

nCH2 ═CH2 → (─CH2 ─ CH2─)n

реакція відбувається в присутності таких каталізаторів: TiCl4, Al(C2H5)3де n — ступінь полімеризації.

Якщо поліетилен використовують для ви­готовлення пакетів, то n = 1000; штучні суг­лоби п = 30000000. Різний ступінь поліме­ризації зумовлює різну молекулярну масу.

Властивості речовини визначаються хімічною будовою. Будову молекули ми з’я­сували. Давайте з’ясуємо, які властивості характерні для поліетилену.

Демонстрація. Вивчення властивостей поліетилену.

(Робота в групах.)

I група. Фізичні властивості, розчинення у воді.

Поліетилен значно легший за воду, елас­тичний у тонкому шарі, безбарвний, прозо­рий, на дотик трохи жирний, нагадує па­рафін, у воді не розчиняється.

II група. Взаємодія з кислотами, лугами, окисниками.

Поліетилен має властивості насичених вуглеводнів, за звичайних умов він не реагує ні з сульфатною кислотою, ні з лугами. Кон­центрована нітратна кислота руйнує полі­етилен, особливо під час нагрівання. Поліе­тилен не знебарвлює бромну воду і розчин калій перманганату, навіть при нагріванні, не розчиняється ні у воді, ні в органічних розчинниках.

III група. Відношення до нагрівання.

Поліетилен легко розм’якшується при на­гріванні, плавиться і утворює краплі. Горить синюватим полум’ям, при цьому виділяється запах (паленого) розплавленого парафіну.

Висновки.

Поліетилен міцний, гарний електроізоля­тор, термопластичний, хімічно стійкий, го­рючий, за високих температур розм’як­шується і горить, у тонкому шарі добре про­пускає ультрафіолетові промені, стійкий до радіоактивного випромінювання.

Учитель. Застосовують речовини з ураху­ванням їх властивостей.

 

Властивості Поліетилен
 
високого тиску

низького тиску

Отупінь кристалічності, % 50—65

75—90

Густина, г/см 0,91—0,93

0,95—0,97

Температура плавлення 105—108

120—130

Молекулярна маса 80 000—500 000

80 000—800 000

(Учні розміщують матеріал у газеті «ПОЛІМЕР», що виходить під час уроку.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I група. Полімери в сільському госпо­дарстві.

Рослинництво.

Сьогодні можна говорити щонайменше про чотири основних напрями використання полімерних матеріалів у сільському госпо­дарстві. І у вітчизняній, і в світовій практиці перше місце належить плівкам.

Поліетиленові плівки — прозорі чи на­півпрозорі плівки, які добувають із розплаву поліетилену методом екструзії. Стійкі до низьких температур, паро- і вологонепроникні. Застосовують для упаковування (хар­чових продуктів), при будівництві парників, як електроізоляційний матеріал.

Завдяки застосуванню пульсуючої перфо­рованої плівки на полях врожайність деяких культур підвищується до 30%, а терміни дозрівання швидшають на 10—14 днів. Ви­користання поліетиленової плівки для гідро­ізоляції штучних водосховищ забезпечує істотне зниження втрат вологи, що запа­сається. Укриття плівкою сінажу, силосу грубих кормів забезпечує їх краще збережен­ня навіть за несприятливих погодних умов. Але головна область використання плівко­вих полімерних матеріалів в сільському гос­подарстві — будівництво і експлуатація плівкових теплиць. Сьогодні стало технічно можливим випускати полотнища плівки зав­ширшки до 16 м, а це дає змогу будувати плівкові теплиці завширшки до 7,5 м і зав­довжки до 200 м. У таких теплицях можна всі с/г роботи проводити механізовано; більше того, у цих теплицях можна вирощу­вати рослинну продукцію цілорічно. За хо­лодів теплиці обігріваються знову-таки за допомогою полімерних труб, закладених у ґрунт на глибині 60—70 см.

Поліетиленові плівки вирізняються кращою світлопроникністю, але гіршою погодостійкістю і порівняно високими тепловтратами. Вони мо­жуть справно служити лише 1—2 сезони.

II група. Полімери в сільському госпо­дарстві.

Тваринництво.

Друга галузь використання полімерних ма­теріалів в с/г — будівництво, особливо тва­ринницьких приміщень, і машинобудування.

Вівці в синтетичних шубах.

Вівця, як відомо, тварина нерозсудлива. А надто — меринос. Знає ж бо, що шерсть потрібна господарю чистою, а все-таки то в пилюці виваляється, то, продираючись крізь кущі, колючок на себе начіпляє. Мити і чис­тити овечу вовну після стрижки — процес складний і трудомісткий. Щоб спростити його та захистити шерсть від забруднень, ав­стралійські вівчарі винайшли попону із по­ліетиленової тканини. Надягають її на вівцю відразу після стрижки і затягують гумовими застібками. Вівця росте, і шерсть на ній рос­те, розпирає попону, гумки слабшають, і по­пона весь час як за міркою пошита. Та ото біда — під австралійським сонцем сам полі­етилен кволим стає. І з цим упоралися, ско­риставшись амінними стабілізаторами. Зали­шилося ще привчити вівцю не рвати поліети­ленову тканину, чіпляючись за колючки і тини.

Нумеровані тварини.

У 1975 р. було уведено правило: вся вели­ка рогата худоба, а також вівці й кози в дер­жавних господарствах Чехії і Словаччини мають носити в вухах сережки — пластма­сові таблички із записаними на них основни­ми даними про тварину. Ця нова форма реє­страції тварин повинна замінити тавруван­ня, що застосовувалося раніше. Мільйони пластмасових табличок мають випускати артілі місцевої промисловості.

III. Закріплення знань

(До залу входить дівчина, одягнена в плаття з поліетилену.)

Дівчина.

А про мене не сказали,

Бачте, навіть не згадали.

З поліетилену сукню можна зшить і щодня її носить.

Якщо гарно пошити —

То й на дискотеку не соромно вдіти.

Під дощем можу ходить,

Біля печі борщ варить.

А якщо і забруднить,

То водою легко змить.

Учитель. Давайте поміркуємо, учні:

  1. Чи можна шити сукню з поліетилену?
  2. В яких випадках можна використову­вати одяг з поліетилену? Який це одяг?
  3. Чому не варто носити плаття з поліети­лену?

(На цьому етапі уроку здійснюється по­вторне закріплення матеріалу про власти­вості поліетилену і його застосування.)

Учні. (Приблизна відповідь.)

1. Одяг повинен бути гігроскопічним, добре всмоктувати і пропускати вологу. Полі­етилен водо- і паронепроникний. Тому одяг з поліетилену не варто носити.

  1. Поліетилен пропускає ультра- і радіо­активне проміння. Тому в такому одязі лю­дина весь час засмагає. А загоряти рекомен­дується в ранкові (10—12.00) і вечірні (16— 18.00) години.
  2. Поліетилен легко плавиться і горить, тому поліетиленова сукня небезпечна загро­зою займання.
  3. Поліетилен погано проводить тепло, тому в такому платті легко дістати тепловий удар тощо.

Учитель. Синтетичний одяг має і ряд пе­реваг перед натуральним:

А) не мнеться; Б) не вицвітає (не втрачає колір); В) легко переться; Г) дешевий. Тому ми носимо одяг із синтетичних тканин: кап­рону, нейлону, віскози, лавсану тощо.

Чи знаєте ви, звідки походить слово лавсан»? Лавсан — лабораторія високомолекулярних сполук Академії наук — скорочена назва місця синтезу волокна лавсану.

Для пошиття елегантних сумок, валіз ви­користовують штучну шкіру, яку виготовля­ють з полівінілхлориду. Чому не рекомендують шити взуття зі штучної шкіри?

Учні. В штучній шкірі немає пор, тому вона не «дихає», і ноги в такому взутті дуже пітніють, а це шкодить здоров’ю.

Учитель. Наступний етап нашого уроку — конкурс «Підказка».

На мотиви передачі,

Всім цікавої для вас,

Конкурс «Підказка» з LG еврики

Ознайомить з виробами з поліетилену вас.

(На поличці вироби з поліетилену та інших полімерів. Один учень показує виріб із словами підказки, а інший, не дивлячись на виріб, відгадує, про що йде мова.)

(за 2 хвилини).

  1. Його одягають під час дощу (Плащ).
  2. їм вичерпують воду (Відро).

 

  1. Цей виріб призначений для ін’єкцій (Шприц).
  2. Нею закривають банки (Кришка).
  3. Його кладуть на кладовищі (Вінок).

 

  1. Ця гра закінчується матом. Фігури (Шахи).
  2. Ним закорковують пляшки (Корок, пробка).

 

  1. В ньому зберігають клей (Флакон).
  2. У ній купують газовану воду (Пляшка).

 

10. В ньому носять речі: книжки, їжу, посуд (Пакет).

11. У ній продається хліб, батони (Упа­ковка).

12. Нею пишуть (Ручка):

13.В ньому висаджують кімнатні росли­ни (Горщик).

  1. Вони тікають, вказують час (Годинни­ки).

Учитель. Дедалі частіше на прилавках магазинів з’являються овочі, фрукти, упа­ковані в плівку. Яким вимогам повинна відповідати ця плівка?

Учні. Насамперед — санітарно-гігієнічним і мати високу проникність по відношенню до кисню та водяної пари. Цій вимозі відповідає полівінілхлорид. Формула його мономеру та полімеру:

Учитель. Зайшовши в будь-який магазин чи кіоск, можна побачити у широкому виборі пластмасові пляшки, заповнені напоями. Яким вимогам повинна відповідати пластма­са, з якої виготовляють пляшки? Напишіть формулу мономеру та полімеру.

Учні. Передусім санітарно-гігієнічним і мати низьку проникність для С02, щоб при тривалому зберіганні він не вивітрювався і вода не втрачала своїх якостей. Виготовля­ють ці пляшки із поліакрилонітрилу — нітрилу акрилової кислоти:

nCH2 ═CH → (─CH2 ─ CH─)n

│                         │

Cl                        Cl

Скакалки — виготовляють із стиролу, галоші — з гуми (вулканізованого каучуку), до­міно — з фенолформальдегідних смол тощо.

 

Закріплення.

Дати відповідь на запитання

 

  1. Що спільного між бавовною, каучуком, полівінілхлоридом та жувальною гумкою?
  2. Які сполуки називаються полімерами?
  3. У чому полягає відмінність між мономерною ланкою та мономером поліетилену?
  4. На відміну від етилену поліетилен не знебарвлює бромної води. Чому?
  5. Що таке пластмаса?
  6. Для надання пластмасі потрібного за­барвлення використовують…
  7. У чому полягає відмінність між реакці­ями полімеризації та поліконденсації?
  8. На які дві групи поділяють пластмаси залежно від природи полімеру?

9.Для підвищення стійкості пластмас проти світла використовують…

Підсумок уроку

Учитель. Чи справедливий вислів М.В.Ломоносова «Широко простягає хімія руки свої у справи людські» ?

Учні. Так. Адже на сьогоднішньому уроці ми вивчили лише одну речовину — поліети­лен. А вона застосовується у всіх галузях на­родного господарства. У сільському госпо­дарстві, наприклад, зберігають добри­ва в упаковках з поліетилену. Завдя­ки хімічній стійкості поліетилену з нього виготовляють різні труби, де­талі в хімічному приладобудуванні, ємкості для зберігання і перевезення хімічно активних рідин. Як добрий діелектрик він широко використо­вується для ізоляції електропроводів і кабелів, що застосовуються в різних засобах зв’язку, високочастотних установках. З поліетилену виробляють багато пред­метів побутового призначення: фляги, кухлі, пакети тощо.

Учитель. Хімія створює матеріали, про­мисловість виготовляє вироби з цих матері­алів, а людина застосовує їх. Майбутнє залежить від людини. Поліетилен, який так широко використовується, не піддається дії кислот і лугів, тому може зберігатися більше 70 років. При недбалому викорис­танні він забруднює природу. Тому поліети­лен необхідно піддавати вторинній пере­робці, оскільки він належить до групи тер­мопластичних полімерів.

Додаток 1

Повтори!

1)    ізомери;

2)  гомологи;

3)  ненасичені вуглеводні;

4)  етилен;

5)    типи хімічних реакцій.

Вивчи!

 

1)    полімер;

2)    мономер;

3)    структурна ланка;

4)    реакція полімеризації;

5)    макромолекула;

6)    високомолекулярна речовина;

7)    термопластичність;

8)    термореактивність.

 

Запам’ятай! Найважливіші характеристики полімерів:

 

1)    хімічний склад;

2)    молекулярна маса;

3)    ступінь розгалуженості й гнучкості мак­ромолекул.

 

Навчись! Досліджувати властивості поліетилену.

Додаток 2

 

  1. На що перетворюють полімер, аби на­дати йому потрібних експлуатаційних влас­тивостей?
  2. Вид пластмаси, що використовується в машинобудуванні, основними недоліками якої є: чутливісь до світла, кисню, крихкість на холоді.
  3. Полімер на основі етилену.
  4. Порувата пластмаса.
  5. Етилен в реакціях полімеризації.
  6. Полімерний матеріал, який виготовля­ють з тетрафторетану, друга назва якого — органічна платина.
  7. Подібний за складом, хімічною будовою до поліетилену, вищий вуглеводень.
  8. Мономер поліетилену.

Підберіть відповідіі. 1. Пластмаса. 2. Поліпропілен. 3. Поліетилен. 4. Пінопласт. 5. Мономер. 6. Тефлон. 7. Парафін. 8. Етилен.

Домашнє завдання.

1. Опрацювати матеріал підручника

2. Прочитати матеріал газети «ПОЛІ­МЕР».

3. Для учнів творчого складу:

I група. Написати хімічну казку «Поліе­тилен і його брати»;

II група. Закінчити вірш:
Перемогу вже здобуло

В історії моє ім’я.

На п’єдесталі пошани

Найвища сходинка моя.

III група. Реклама виробів з поліетилену.

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Конспект Him 11 (54) (43.8 KiB, Завантажень: 23)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

презентацыя Him11 (35) (98.5 KiB, Завантажень: 12)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

презентацыя Him11 (36) (146.0 KiB, Завантажень: 10)

завантаження...
WordPress: 22.98MB | MySQL:26 | 0,434sec