Пластмаси. Полімери на їх основі

10 клас

Тема: Пластмаси. Полімери – основа пласт мас.

Мета: сформувати в учнів знання про загальні поняття хімії високомолекулярних сполук на прикладі поліетилену, поліпропілену, полівінілхлориду, полістиролу, фенолформальдегідних смол; дати  уявлення про властивості  та застосування цих полімерів.

Завдання:

•                  навчальні:  ознайомитися з поняттями «полімери», «мономери», «структурна ланка», реакцією полімеризації та  особливостями їх утворення;
•                  виховні: виховувати екологічне мислення, формувати науковий світогляд учнів;
•                  розвивальні:  розвивати вміння й навички учнів працювати з інтерактивним матеріалом, логічно мислити, спостерігати, робити висновки та узагальнення

Основні поняття й терміни: полімери, мономери, реакція полімеризації, елементарна структурна ланка, ступінь полімеризації.

Обладнання та матеріали: зразки із поліетилену, поліпропілену, полівінілхлориду, полістиролу, фенолформальдегідних смол, схеми, додатковий відео- матеріал.

Методи проведення:

•                  інтерактивні опрацювання навичок, опитування, бесіди .

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку:

1. Організаційний етап.

Привітання, відмічання відсутніх. Приготувались до роботи.

Доброго дня, діти! Ми з вами сьогодні вивчимо нову тему: «Пластмаси. Полімери – основа пласт мас». Відкриваємо зошити, записуємо тему.

2. Мотивація навчальної діяльності.

Тема сьогоднішнього уроку на екрані в презентації, а хто може мені сформувати мету та завдання? Навіщо нам потрібні ці знання зараз і у майбутньому?

3. Стимулювання навчальної діяльності.

На певній стадії розвитку нашої цивілізації виявилося, що природні матеріали вже не задовольняють зростаючих потреб людей.

Крім того, їх ресурси на планеті обмежені. Тому у другій половині ХХ ст. розгорнулися інтенсивні пошуки матеріалів на основі синтетичних полімерів.

Хіміки зайнялися синтезом нових високомолекулярних сполук, дослідженням їхніх властивостей, розробленням та впровадженням у промисловість технологій виробництва полімерних матеріалів.

За своїми властивостями полімерні матеріали вигідно відрізняються від природних. Вони довговічніші, не зазнають корозії, мають невелику густину, достатню міцність, їх легко формувати, обробляти, фарбувати.

Значна кількість полімерів становить основу пластичних мас (скорочено пластмас).

Пластмаси – матеріали на основі полімерів, що зберігають після нагрівання і наступного охолодження надану їм форму.

Крім полімерів, пластмаси містять добавки, які покращують їхні властивості, підвищують стійкість до хімічно агресивних речовин, зміни зовнішніх умов. Добавками можуть слугувати розмелені дерева, крейда, графіт, а також сажа, подрібнений папір, волокна, барвники. Полімери у відповідних пластмасах є зв’язуючими компонентами.

Якщо до мономера додати сполуку, яка при нагріванні розкладається з виділенням газу, то добутий полімер матиме вигляд застиглої піни; його називають пінопластом. Добавки-пластифікатори надають полімерному матеріалу пластичності. Розглянемо окремо кожний з найважливіших полімерів, які входять до складу пластмас.

Поліетилен - унікальний матеріал, який був відкритий ще в кінці XIX століття, але тільки з 1950-х років став повсюдно використовуватися в якості упаковки. Його виробництво обходиться дешевше, ніж будь-якого іншого полімеру. Не випадково, що він утримує першість за обсягами випуску серед всього класу поліолефінів. Цей матеріал поєднує в собі цінні властивості, які і зумовили широке застосування поліетилену в промисловості і в побуті.

Його формула (-СН₂–СН₂-)_n або С₂Н₄ – безбарвний прозорий або білий напівпрозорий матеріал, що зовні нагадує парафін. На поліетилен не діють вода, розчини кислот, лугів, жири, масла. Однак цей полімер нестійкий щодо галогенів, при нагріванні розчиняється в рідких вуглеводнях та їх галогенопохідних, горить на повітрі.

Поліетилен – термопластичний полімер. Із нього виробляють водопровідні та каналізаційні труби, пакувальну плівку і плівку для теплиць, тару, предмети побуту, ємності для зберігання неорганічних кислот і лугів. Слугує тепло- й електроізоляційним матеріалом. Морозостійкий.

Поліпропілен [—СН₂—СН(СН₃)—]_n – Безбарвна речовина; густина, t_пл 172°С. Характеризується високою ударною міцністю, стійкістю до багаторазових згинань, зносостійкістю, низькою паро- й газопроникністю, високими діелектричними показниками. Поліпропілен не розчиняється в органічних розчинниках, стійкий до дії киплячої води і лугів; руйнується під дією азотної та сірчаної кислот, хромової суміші; відзначається низькою термо- і світлостійкістю.

Застосовують у виробництві поліпропіленового волокна, полімерних труб, плівок.

Полівінілхлорид – CH₂ = CHCl – тверда речовина, стійка до розчинів лугів, кислот, більшості органічних розчинників. При нагріванні більше 110°С сполука розкладається з виділенням хлороводню. Термопластичний полімер, який використовують для виробництва штучної шкіри, лінолеуму, труб, волокон, тари, різноманітних деталей. Із полівінілхлориду виготовляють чоботи, захисні рукавички.

Полістирол – (C₈H₈)ₙ – аморфний термопластичний полімер лінійної будови. Не реагує з розбавленими розчинами лугів і кислот, розчиняється в деяких органічних розчинниках. Полістиролу можна надавати будь-якої форми і кольору, він добре склеюється та обробляється. Недоліки – невисокі міцність і термостійкість.

З полістиролу одержують пластичні маси, які широко застосовують в електротехнічній промисловості, для виготовлення предметів побутового призначення (посуд, фігурки, дитячі іграшки і тощо), лінз, різнокольорових облицювальних плиток для будівництва та ін. Зокрема, з полістиролу виробляють стрічки покриття для ізоляції жил високочастотних кабелів зв'язку.

Недолік – крихкість горючість. Плити із цього матеріалу повільно виділяють невеликі кількості стиролу – токсичної речовини, здатної накопичуватися в організмі. Легко спалахує й горить із виділенням кіптяви і шкідливих речовин.

Фенолоформальдегідні смоли – перші синтетичні полімери, які набули широкого застосування в різних сферах. Їх добувають поліконденсацією фенолу C₆H₅OH з формальдегідом CH₂=O. Залежно від співвідношення вихідних речовин, а також каталізатора утворюються термопластичні або термореактивні смоли.

Це термостійкі матеріали, нерозчинні у воді та органічних розчинниках. Із них виготовляють деталі електрообладнання, предмети побуту.

Недолік – фенопласти виділяють невеликі кількості токсичних речовин.

4. Актуалізація опорних знань.

Наш урок пройшов продуктивно та ефективною, то ж дайте відповіді на поставлені запитання:

•                   Пригадайте, які типи реакцій характерні для насичених вуглеводнів?
•                   Із якими представниками ненасичених вуглеводнів ви вже знайомі?
•                   Які реакції характерні для цих представників?
•                   Чи існують у вільному стані в природі ці речовини?

5. Закріплення нового матеріалу.

Обчисліть ступінь полимерізації, якщо середня молекулярна маса його становить: а) 19600; б)16520

Домашнє завдання:

Опрацювати § 32. За матеріалами з інтернету підготуйте коротке повідомлення, ПРОЕКТ: Полімер, який називають органічним склом, і сфери його застосування