Презентація до уроку 10 класу. Каучук. Гума.

Тема уроку: «Каучук. Гума». Презентація з уроку хімії для 10 класурозроблена викладачем хіміїКМ ХСШ №93 Котюк Т. В.

Мета уроку. Мета: скласти уявлення про фізичні і хімічні властивості складу каучуку і гуми; ознайомитись із технологією виробництва гуми з каучуків; з’ясувати властивості каучуків і гуми, ебоніту; дізнатися про галузі застосування та способи утилізації відходів гуми. завдання. Завдання: навчальні: ознайомити з фізичними і хімічними властивості складу каучуку і гуми; дати уявлення про природній та синтетичний каучук; визначити сфери застосування; виховні: виховувати екологічне мислення, формувати мотивацію до навчання; розвивальні: розвивати вміння й навички учнів працювати з інтерактивним матеріалом, логічно мислити, спостерігати, робити висновки та узагальнення

Основні поняття й терміни. Каучук, гума, гумові вироби, гума, утилізація гумових відходів. Тип уроку. Обладнання та матеріали: 3 Д моделі сполук каучуку і гуми, схеми хімічних реакцій, інтерактивний матеріал, відео супровід до уроку, використання додатку Ar. Book. Методи проведення. Обладнання та матеріали: 3 Д моделі сполук каучуку і гуми, вулканізація каучуку, натуральний і синтетичний каучук. Ебоніт. Схеми хімічних реакцій, інтерактивний матеріал, відео супровід до уроку, використання додатку Ar. Book. Обладнання та матеріали. Тип уроку: засвоєння нових знань

План уроку. I. Організаційний етап ……………………………………………………………3 хв. II. Мотивація навчальної діяльності……………………………………………..2 хв. III. Стимулювання навчальної діяльності ………………………………………2 хв. IV. Актуалізація опорних знань………………………………………………… 2 хв. V. Пояснення нового матеріалу……………………………………………......25 хв. VI. Закріплення нового матеріалу……………………………………………….5 хв. VII. Підбиття підсумків уроку та повідомлення домашнього завдання.…6 хв.

Хід уроку. Організаційний етап. Скільки б ти не жив, усе життя слід навчатися. Сенека. Я бажаю вам розпочати урок з гарним настроєм і отримати від нього задоволення і гарні результатимобілізація уваги учнів, психологічна підготовка та налаштування до навчальної діяльності. Мотивація навчальної діяльності. Бесіда та обговорення з учнями теми уроку. Історія відкриття, і штучного отримання . Учні обговорюють властивості каучуку. Чим різняться каучук і гума, гума та ебоніт, фери застосування

Історична довідка. Каучук добувають з молочного соку тропічного дерева гевеї та деяких інших каучуконосів. Ще у ХІХ столітті англійський хімік М. Фарадей (1826) визначив хімічний склад натурального каучука. Згодом його послідовниками встановлено, що макромолекула цієї сполуки утворена молекулами ізопрену (2-метилбут-1,3-дієну) СН2 = СН – СН(СН3) = СН2. Після відкриття американськими ученими Ч. Гуд’єром (1839) і Т. Генкоком (1843) процесу вулканізації, каучук потрапляє у Європу і починає все ширше використовуватись у різних галузях промисловості. Початок ХХ століття – період швидкого розвитку нових галузей промисловості. Тому гостро постало питання збільшення виробництва каучука і надання йому нових властивостей, зокрема тепло- і морозостійкості. Отже, перед ученими виникло завдання добування синтетичного каучука. Перший завод з виробництва синтетичного каучука був побудований у м. Леверкузені (Німеччина) у 1927 році. Під дією металевого натрію Вальтеру Боку вдалось полімеризувати алкадієн 2,3-диметилбут-1,3-дієн. Новий продукт назвали метилкаучук. Вироби з нього боялись високих і низьких температур, а покришки, вироблені з так званого метилкаучука, стирались у десятки разів швидше. Крім того, продукт був дуже дорогим. Через 2 роки завод закрили.

Важливий вклад у розвиток проблеми синтезу каучука вніс хімік С. В. Лебедєв. Учений вивчав ізопрен, бутадієн та ще 14 сполук цього класу. Оскільки способи добування дешевого ізопрену були ще не розроблені, С. В. Лебедєв працював з іншим дієновим вуглеводнем – бутадієном (бут-1,3-дієном). Полімеризація бутадієну проводиться у присутності металевого натрію як каталізатора : n CH2 = CH – CH = CH2 → (– CH2 – CH = CH – CH2 –)n. Каучук, добутий таким способом, мав добру газо- і водонепроникність, а для підвищеної міцності його вулканізувалиІсторична довідка

Актуалізація опорних знань. Натуральний каучук є представником ненасичених вуглеводнів алкадієнів, які містять подвійні зв’язки, ще їх називають алкадієнами аби дієновими вуглеводнями (ді- значить два) . Загальна формула алкадієнів – Cn. H2n-2. Дамо визначення, що таке каучук…Каучук - це полімери (еластомери) рослинного або синтетичного походження, з яких виготовляють гуму. Розрізняють природний і синтетичні каучуки

Природний каучук – це високомолекулярний вуглеводень (C5 H8)n, цисполімер ізопрену. Він міститься в молочному соку (латексі) гевеї, кок-сагизу (багаторічна трав’яниста рослина роду кульбабових) та інших каучуконосних рослин. Природний каучук розчиняється у вуглеводнях та їхніх похідних (бензині, бензолі, хлороформі, сірковуглеці та ін.). У воді, спирті, ацетоні натуральний каучук майже не набухає й не розчиняється. Уже за кімнатної температурі натуральний каучук приєднує кисень, що призводить до окисної деструкції (старіння каучуку), при цьому зменшується його міцність та еластичність. За температури вище 200 °C натуральний каучук розкладається з утворенням низькомолекулярних вуглеводнів. У разі його взаємодії із сіркою, хлористою сіркою або органічними пероксидами відбувається з’єднання через атоми сірки довгих макромолекулярних зв’язків з утворенням сітчастих структур (тобто відбувається процес вулканізації). Це надає каучуку високої еластичності в широкому інтервалі температур. Натуральний каучук переробляють на гуму. У сирому виді застосовують не більше 1 % натурального каучуку (здебільшого у вигляді гумового клею). Понад 60 % натурального каучуку використовують для виготовлення автомобільних шин. У промислових масштабах натуральний каучук одержують в Індонезії, Малайзії, В’єтнамі й ТаїландіАктуалізація опорних знань

Синтетичний каучук – високомолекулярний каучукоподібний матеріал. Його отримують полімеризацією або співполімеризацією бутадієну, стиролу, ізопрену, хлоропрену, ізобутилену, нітрилу акрилової кислоти тощо. Подібно до натуральних, синтетичні каучуки мають довгі макромолекулярні ланцюги, інколи розгалужені з середньою молекулярною масою, що дорівнює сотням тисяч і навіть мільйонів. Полімерним ланцюгам у більшості макромолекул синтетичних каучуків характерні подвійні зв’язки. При їх вулканізації виникає просторова сітка, завдяки якій утворюється гума.

Хімічна промисловість випускає два види каучуків: загального і спеціального призначення. Перший тип – каучуки загального призначення, для яких важливим є еластичність (шини, транспортерні стрічки, взуття, іграшки). Каучуки спеціальні повинні мати, крім еластичності, ряд специфічних властивостей: стійкість проти дії розчинників, кислот, нафтопродуктів, кисню, тепло- і морозостійкість тощо. На сучасному легковому автомобілі використано деталей із синтетичних каучуків загальною масою до 250 кг, на сучасному літакові – до 600 кг, а військовому кораблі – до 70 тонн.

Синтетичні каучуки знаходять досить широке застосування. Номенклатура гумових виробів на основі синтетичного каучука налічує близько 50 000 назв. Найбільше синтетичних каучуків використовує шинна промисловість (більш як ½ загального використання), машинобудівна (виготовлення деталей для автомобілів, тракторів та інших машин). Широко використовують синтетичні каучуки для виробництва технічних виробів, гумового взуття, прогумових тканин, побутових гумових виробів, медичних товарів та ін. В електротехніці використовують каучуки для ізоляції проводів і оболонок кабелів. Рідкі каучуки – для виготовлення клеїв, антикорозійних матеріалів, як зв’язуючу речовину при виготовленні твердого ракетного палива.

Вулканізований каучук називають гумою. Сирий каучук має низьку міцність і дуже липкий, особливо при нагріванні, а на морозі стає твердим і ламким. Тому для виготовлення різних виробів у сирому вигляді каучук непридатний. Свої цінні властивості каучук набуває при вулканізації, тобто при нагріванні з сіркою. При процесі вулканізації з каучуку, сірки і наповнювача (переважно сажі) виготовляють суміш, якою наповнюють відповідні форми і під тиском нагрівають. При 130—160°С каучук взаємодіє з сіркою і молекули його зв'язуються між собою атомами сірки. Частково вони зв'язуються між собою і безпосередньо. Зв'язок між ними здійснюється за рахунок вільних валентностей, які виникають при розриві подвійних зв'язків. Гума – це еластичний матеріал, одержуваний вулканізацією каучуку

Гуму одержують з натурального або синтетичного каучуку методом вулканізації – змішуванням з вулканізувальною речовиною (зазвичай із сіркою) з наступним нагріванням. За ступенем вулканізації гуми поділяють на м’яку (0,8…4,0 % сірки), напівтверду (напівебоніт; 12…20 % сірки) і тверду (ебоніт; 30…50 % сірки). Гума використовується у виробництві шин різних транспортних засобів (автомобілів, літаків, сільськогосподарських і дорожньо-будівельних машин, мотоциклів, мопедів, велосипедів), а також гумотехнічних виробів (транспортерні стрічки, приводні паси, напірні й напірно-всмоктувальні рукави (зокрема дюритові рукави – гумові шланги, армовані волокнистим або дротовим обплетенням), технічні пластини, гумові кільця різних ущільнювачів, віброізоляторів і демпферів, гумових покриттів підлог, а також гумового взуття і спеціального одягу.

Ебоні́т (дав.-гр. ἔβενος — чорне дерево) — вулканізований каучук з великим вмістом сірки (30…50 % в розрахунку на масу каучуку), зазвичай темно-бурого або чорного кольору. Якщо зв'язаної сірки в ебоніті близько 32 % (що вважається оптимальним), то це відповідає формулі (C6 H9 S)2. Як наповнювачі для ебоніту застосовують ебонітовий пил, тальк, пемзу, білу сажу та інші. Сажу вводять у невеликих кількостях (3…5 %) для надання ебоніту чорного кольору (великі дози сажі погіршують діелектричні властивості).

Каучук є еластичною речовиною, а гума — еластичним матеріалом. Каучуки і гума не розчиняються у воді. Якщо ж помістити подрібнені шматочки каучуку і гуми в органічний розчинник (бензен), то через добу каучук розчиниться з утворенням колоїдного розчину, а гума лише збільшиться в об’ємі (набрякне). Це свідчить про здатність гуми вбирати органічний розчинник. Каучук завдяки наявності в ньому подвійних зв’язків може реагувати з галогенами. Зокрема, його колоїдний розчин у бензені знебарвлює бромну воду. При нагріванні каучуки розкладаються з утворенням ненасичених сполук. На відміну від м’якої гуми, ебоніт не проявляє високої еластичності за звичайних температур і нагадує тверду пластмасу - стає високоеластичним за температури понад 55 °С. Ебоніт же руйнується сильними окисниками, ароматичними та хлорованими вуглеводнями. Також ебоніт окиснюється на яскравому світлі, набуваючи зеленуватого відтінку. Натепер ебоніти майже витиснуті пластмасами, що перевершують ебоніти за діелектричними властивостями, хімічною й температурною стійкістю.

Екологічна хвилинка. Проблема утилізації відходів, в тому числі відходів гуми в сучасному суспільстві залишається значно важливою, незважаючи на розвиток технології виробництва нової технологічної і в міру екологическибезопасной продукції. Складування, утилізація і захоронення відходів економічно неефективно і екологічно небезпечно, оскільки при тривалому зберіганні вони можуть виділяти в довкілля речовини, здатні привести до порушення екологічної рівноваги. До того ж, на момент втрати гумовими виробами їх експлуатаційних властивостей і якостей власне полімерний матеріал зазнає вельми незначних структурних змін, що породжує можливість і навіть необхідність їх повторної переробки. Найбільш перспективним представляються способи переробки відходів гумових виробів, пов'язані з їх подрібненням, оскільки хімічні методи, такі як пиролиз і спалення приводять до знищення полімерної основи матеріалу. Різні методи подрібнення можна в залежності від умов проведення процесу поділити на кріогенне подрібнення і подрібнення при позитивних температурах. Незважаючи на можливість отримання тонкодисперсних порошків гум і малих енерговитрат на власне процес подрібнення застеклованной гуми, кріогенна технологія володіє вельми істотним недоліком, пов'язаним з високою вартістю хладоагентов. Технологічні процеси і обладнання для переробки зношених шин і інших видів промислових і твердих побутових полімерних відходів (відпрацьованих виробів з гуми, текстиля, шкіри, деревини і інших природних і синтетичних полімерів) здійснюються при позитивних температурах. Результати дослідження різних полімерів і композицій показали можливість отримання з них порошків, коротких волокон і крихти різної міри дисперсності і застосування їх як добавки (або основи) при виготовленні нових виробів.

Завдання для самоконтролю: Чим різняться каучук і гума, гума та ебоніт?Назвіть сфери використання каучуків. Чому пластмаси витісняють ебоніт, порівняйте їх характеристики та властивостіНазвіть два види, на які поділяють синтетичні каучуки. З якими факторами пов’язаний цей розподіл? . У чому відмінність між такими властивостями, як пластичність і еластичність? Які властивості каучука найважливіші при виготовленні автомобільних шин: а) висока хімічна стійкість; б) стійкість щодо дії розчинників; в) еластичність; г) зносостійкість; д) велика механічна міцність. Вкажіть каучук, на основі якого виготовляють гуму з підвищеною стійкістю до стирання: а) бутадієновий каучук; б) бутадієн-нітрильний каучук; в) бутадієн-стиреновий каучук; г) феноло-формальдегідна смола. Закріплення нового матеріалу

Парагаф 33. № 246,247 с.198 За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення: а) про походження назви «каучук»; б) про історію відкриття гуми; в) про винайдення лінолеумповідомлення домашнього завдання