Розробка конспекту уроку з хімії для 11 класу на тему "Штучні та синтетичні волокна""

                                          У рок №  ____                             Дата ________

Тема уроку: Штучні та синтетичні волокна.

Мета уроку: Освітня – ознайомити учнів з штучними та синтетичними              волокнами, навчити розрізняти волокна за своїм складом.

                      Виховна – сприяти формуванню та розвитку моральних, трудових, естетичних якостей особистості.

                      Розвиваюча – сприяти оволодінню основними способами розумової діяльності учнів (вчити виділяти головне, аналізувати, порівнювати, доводити і спростовувати, ставити і вирішувати проблеми), сприяти формуванню інтересу учнів до предмета.

                     Профорієнтаційна – узагальнити знання учнів про сфери     трудової діяльності і професії в процесі виробництва тканин.

Тип уроку: Комбінований.

Методи навчання: Словесні (розповідь, пояснення), наочні (демонстрація, самостійне спостереження учнів), практичні (вправи по закріпленню знань).

Обладнання та матеріали: Підручники, плакати, колекція матеріалів, зразки різних тканин, картки завдання, пробірки, азотна кислота, сірчана кислота, натрій гідроксид, ацетон, спиртівка.

Нові терміни: Ацетатне, віскозне, мідноаміачне, поліпропіленове, полівінілхлоридне волокно, поліестер, еластин, спандекс, хлорин, нітрон та ін.

                                        Хід уроку.

    1.Організаційний момент:

- Привітання;

- Перевірка явки учнів;

- Перевірка готовності учнів до уроку.

   2. Повідомлення теми і мети уроку

   3. Актуалізація знань

 Перевірка сформованості знань з попередньої теми, які необхідні для вивчення нового матеріалу.

1. Які волокна відносяться до натуральних?
2. На які дві групи поділяються натуральні волокна?
3. Що називають шерстю?                                                                              
4. З шерсті яких тварин можна одержати волокно?
5. Як називають суцільний пласт при стрижці овець?
6. Назвіть негативну властивість вовняних тканин?
7. Як горить шерстяне волокно?
8. Назвіть чотири стадії розвитку шовкопряда?
9. Для виготовлення яких виробів застосовують льняні тканини?
10. Назвіть асортимент бавовняних тканин та їх застосування?

   4. Мотивація навчальної діяльності

  Коли людина з’являється на світ, вона стикається з різними тканинами. Від пелюшок і сорочечок з х/б тканини в холодну пору вас кутали у вовняну ковдру, перев’язану красивою капроновою стрічкою і т.д.

  Зараз, коли ви вже дорослі, ви можете самі вибирати собі тканину для плаття, костюма і др. Щоб не помилитися, ви повинні знати склад тканини та її властивості.

    5. Вивчення нового матеріалу

  Здавна для виготовлення свого одягу людина користувалася природними волокнами, які отримуються з бавовни, льону, вовни деяких тварин, з ниток, випрядених гусеницею шовковичного шовкопряда. Цілком природно, що ці джерела виявилися недостатніми, щоб повністю задовольнити всезростаючу потребу в тканинах. З часом попит на тканини значно зріс, тому постала потреба в одержанні волокон хімічним шляхом.

              Пропоную розв’язати задачу:

   Об’єднання хімволокно виготовляє за 1 рік – 60 000 тон синтетичного волокна. Розрахуйте скільки гектарів потрібно засіяти бавовником, або скільки голів овець вигодувати, щоб виробити скільки ж натурального волокна, якщо відомо, що для отримання 320 кілограмів натурального волокна потрібно зібрати врожай бавовника з 1 гектара, або використати шерсть із 70 овець.

             Схема класифікації хімічних волокон:

 

  Хімічні волокна  виробляють із деяких полімерів лінійної будови. Полімери спочатку розплавляють або розчиняють в органічному розчиннику, а потім розплав або розчин пропускають крізь дуже малі отвори (продавлювання розчину через фільєру (ковпачок із 30—40 тис. отворів, діаметр яких може регулюватися) у ка­меру з холодним повітрям або ванну зі спеці­ально дібраним хімічним розчином, де розчин застигає й утворює нитки-волокна).

Фільєра

 
    Штучні волокна добувають переробкою природних полімерів, здебільшого целюлози.
   Найважливішими штучними волокнами є віскозне й ацетатне. Основу першого становить целюлоза [С₆Н₇О₂(ОН)₃]n, а другого — її ацетатні естери (наприклад, триацетат С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]_n). 
 

            Схема формування ацетатного волокна

  Розчин ацетилцелюлози в ацетоні

 

1. прядильна головка;
2. фільєра;
3.  волокна, які утворилися;
4. шахта

 

                 Порівняльні властивості штучних волокон

Назви волокон	Властивості волокон
	блиск	поверх­ня	міцність	зминаль­ність	горіння
Віскоза	Різкий	Гладе­нька і слизька	Нижча; в мо­крому стані ще понижу­ється	Висока	Горить швидко, залишає сірий попіл
Ацетатне	Мато­вий	Гладе­нька і слизька	Ще нижча; в мокрому стані знову пони­жується	Нижча, ніж у віс­козного	Горить жовтим полум'ям, залишає темний наплив

 

               Хімічні властивості штучних волокон

 

№ п/п	Назва волокна	Характер горіння	Характер залишку	Дія продуктів на індикатор	Дія кислот і лугів
					H2SO4  (1:5)	H2SO4  (3:2)	HNO3 (1:3)		NaOH (10%)
1	Віскозне	Горить швидко із запахом паленої бумаги	Легко розсипчастий світло-сірий попіл	Забарвлює лакмус в червоний колір	Стійке	Втрачає стійкість		Стійке		Розчиняється
2	Ацетатне	Горить жовтим полум’ям	Залишає темний наплив	Забарвлює лакмус в червоний колір	Стійке	Стійке		Стійке		Втрачає стійкість (омилюється)

 

 

 

 

 

 

 

           Фізичні властивості і застосування штучних волокон

Найменування волокон	Властивості	Застосування
Штучні Віскозні (звичайне)	Відносне розривне навантаження волокна 12-17 сН / текс, нитки 13-20 сН / текс. Подовження при розриві волокна 15-25%, нитки 18-24%. Висока гігроскопічність 11-12%. Сильно набухає у воді, при цьому площа поперечного перерізу збільшується на 45-65%. Досить висока стійкість до стирання (у два рази вище, ніж у натурального шовку). Висока термостійкість. Хімічні властивості аналогічні властивостям бавовни і льону. Недоліки: зниження розривного навантаження в мокрому стані на 50-60%, висока зминальність, велика усадка (до 6%).	Волокна у чистому вигляді і в суміші з іншими волокнами - для платєвих, костюмних, сорочкових тканин, верхнього трикотажу. Нитки - в чистому вигляді і в поєднанні з іншими волокнами або нитками - для підкладкових, платєвих, сорочкових, білизняних, деко-ративних тканин, верхнього, білизняного трикотажу, панчішно-шкарпеткових, текстильно-галант-рейних виробів (стрічки, тасьми, краватки)
Ацетатні: діацетатное	Відносне розривне навантаження 10-14 сН / текс. Подовження при розриві 21-30%. Гігроскопічність 6,2%. Менше, ніж у віскозного волокна: набухає у воді, при цьому площа поперечного перерізу збільшується на 21-22%; зниження міцності в мокрому стані - на 30-40%. Усадка до 1,5%. Термостійкість 140-150 ° С. Стійкість до дії мікроорганізмів. Недоліки: нестійкість до дії концентрованих лугів, кислот, світла	Волокна в суміші в основному з вовняними та іншими волокнами - для платєвих, костюмних тканин; в чистому вигляді - для сигаретних фільтрів, що володіють підвищеною сорбційною здатністю. Нитки в чистому вигляді і в поєднанні з іншими нитками, волокнами - для платєвих, блузочних, сорочкових тканин, верхнього трикотажу, краваток, шарфів, мережив

 

 

 

Синтетичні волокна.

Виробляють із синтетичних високомолекулярних речовин, одержуваних шляхом хімічного синтезу з низькомолекулярних речовин. Синтетичні волокна в порівнянні з штучними мають більш високі властивості надійності

(деформаційно-міцностні), але низьку  гігієнічність.

   Найлон є продуктом поліконденсації гексаметилендіаміну й адипінової кислоти:

   Чудові штучні хутра, трикотаж, декоративні тканини виготовляють із поліакрилонітрильного волокна — нітрону. Це волокно має значну термо- і світлостійкість, високу еластичність. Його добувають із поліакрилонітрилу — продукту полімеризації акрилонітрилу:

 Лавсан [-О-СН₂-СН₂-О-СО-С₆Н₄-СО-]_n — поліестерне волокно. Цей полімер утворюється під час реакції поліконденсації між етиленгліколем і терефталевою кислотою.

 

  В основі добування капрону є капролактам. Капролактам – це смола, в якій всього 4 елемента С, Н, О, N. Утворюється вона на основі продуктів коксування вугілля і переробки нафти.

 

Хімізм реакції:

 

Порівняльні властивості синтетичних волокон

Назви воло­кон	Блиск	Поверхня	Міцність	Горіння
Кап­рон	Різкий	Гладка	Достатня, у мок­рому    стані    не знижується.	Плавиться, а потім загора­ється голубувато-жовтим полум'ям, має запах сур­гучу.
Лавсан	Різкий	Гладка	Достатня	Горить світло-жовтим ко­льором із виділенням чор­ної кіптяви.
Нітрон	Матовий	Гладка	Достатня	Горить спалахами, інтенси­вно, виділяючи чорну кіп­тяву.

 

                   Хімічні властивості синтетичних волокон

 

№ п/п	Назва волокна	Характер горіння	Характер залишку	Дія продуктів на індикатор	Дія кислот и лугів
					H2SO4  (1:5)	H2SO4  (3:2)	HNO3 (1:3)		NaOH (10%)
1	Капронове	Розм’якчується, потім плавиться відчувається неприємний запах	Тверда блискуча кулька темного кольору	Забарвлює лакмус у синій колір	Стійке	Розчиняється		Стійке		Стійке
2	Хлоринове	Не горить, а спікається відчувається гострий запах	Утворює чорну крихку кульку	Забарвлює лакмус в червоний колір	Стійке	Стійке		Стійке		Стійке
3	Нітронове	Горить швидко жовтим кольором запах паленого	Темна неблискуча пухка кулька	Забарвлює лакмус у синій колір	Стійке	Розчиняється		Стійке		Набухає
4	Лавсанове	Горить кіптявим полум’ям	Тверда блискуча кулька темного кольору	Забарвлює лакмус у синій колір	Стійке	Стійке		Стійке		Стійке

                         Фізичні властивості і застосування синтетичних волокон

 

    Найменування                     Властивості                      Застосування

 

Синтетичні Поліамідні: капронове	Відносне розривне навантаження 32 - 46сН/текс, подовження при розриві 40 - 60%. Зниження міцності в мокрому стані невелике - до 10%. Малі зминальність і усадка. Найбільша з усіх волокон стійкість до стирання і вигинів. Стійкість до дії мікроорганізмів. Недоліки: малі гігроскопічність і термостійкість, підвищені жорсткість, електризованість,  нестійкість до дії лугів, мінеральних кислот, світла	Волокна головним чином у суміші (зазвичай 10-20%) з вовною, бавовною - для костюмних тканин . Тонкі комплексні, текстурування, мононитки - для легких тканин (блузочні, платєвих, плащових), білизняного трикотаж-тажа, панчішно-носоч них виробів, мережив.
Поліефірні: лавсанове	Відносне розривне навантаження 22-40 сН / текс, подовження при розриві 35 - 400%. Малі зминальність, (перевершує шерсть) і усадка, високі теплозахисні властивості, термо-і світлостійкість волокон, стійкість до стирання, вигинів, дії кислот. Завдяки термопластичності здатність зберігати у виробах ефекти гофре, плісе. Недоліки: низька гігроскопічність - до 1%, погано краситься, підвищені жорсткість, електризованість.	Товсті  комплексні нитки-корд - для виготовлення  автопокришок, кручених виробів, меблевих тканин та ін, мононитки - в якості замінників щетини, волосіні 3 / 4 - у вигляді волокон, 1 / 4 - ниток, в основному текстурованих.
Поліакріл-нітрильних: нітроновое	Відносне розривне навантаження 20 - 30 сН / текс, подовження при розриві 30-45%. За зовнішнім виглядом нагадує вовну. Малі зминальність і усадка, високі теплозахисні властивості. За світлостійкістю перевершує всі волокна, крім фторлонових. Висока стійкість до дії мікроорганізмів, висока термостійкість - 180-200 ° С. Недоліки: мала гігроскопічність - до 2%, погано  краситься, невисока стійкість до стирання (в 5 - 10 разів менше, ніж капронових, лавсанових волокон); підвищені крихкість, електризованість,  низька стійкість до дії лугів, мінеральних кислот	Волокна головним чином у суміші з шерстю, бавовною, льоном, віскозним волокном - для різних тканин, трикотажу, штучного хутра. Текстуровані нитки - для верхнього трикотажу; мононитки - для сіток, щіток та ін
Поліолифенів: поліпро піленовое, поліетиленове	Відносне розривне навантаження 35 -40 сН / текс, подовження при розриві 30-40%. Найлегші волокна; стійкі до стирання, хімічних впливів. Недоліки: низькі гігроскопічність - 0,02%, світло-, термостійкість (при температурі 50-60 ° С відбувається значна усадка волокна)	Волокна у чистому вигляді і в суміші з шерстю - для платєво-костюмних тканин, штучного хутра, різних трикотажних виробів. Комплексні нитки - для виробів піддаються інсоляції (гардинно-тюлеві вироби, рибальські снасті і ін)
Полігенологенові: полівінілхлоридні (ПВХ)	Високі міцнісні властивості, стійкість до стирання, хімічних впливів, світла, погоди. Висока теплоізоляційна здатність, Недоліки: низькі гігроскопічність - 0,2-0,3%, термостійкість - 70-75 ° С; погано краситься	Моно-і комплексні нитки - для канатних виробів, вітрильних тканин, Волокна у чистому вигляді і в суміші з вовною, бавовною - для килимів, меблево-декоративних тканин, скатертин, ковдр
хлоринового	Відрізняється від ПВХ дуже високою стійкістю до хімічних впливів. Термостійкість трохи вище. Недоліки: низькі гігроскопічність - 0,1-0,15%, світлостійкість, погана окрашиваемость	Волокна у чистому вигляді і частіше в суміші з натуральними волокнами - для фільтрувальних тканин, сукон, трикотажного лікувального білизни. На білизну з ПВХ внаслідок високої електрізуемості волокон накопичуються електростаті-етичні заряди, що мають лікувальний ефект при хворобах суглобів. Нитки - для фільтрувальних тканин, рибальських сіток

Повторення правил з техніки безпеки в кабінеті хімії під час досліду, інструктаж перед початком роботи.

 

Лабораторний дослід

Вивчення властивостей синтетичних волокон

 

 

1.Розмістіть в 4 пробірки трохи капронового волокна. В першу пробірку добавте азотну кислоту (р = 1,4 г/см³), в другу – сірчану кислоту(р = 1,84, г/см³), в третю – розчин гідроксиду натрію, в четверту – ацетон. Через 10 хвилин вміст пробірок перемішайте скляною паличкою.

2.Тигельними щипцями внесіть зразок капронового волокна в полум’я спиртівки.

3.Піднесіть вологий лакмусовий папірець до газів, що виділяються.

4.Із розплаву волокна скляною паличкою спробуйте витягнути нитку.

 

 

Завдання для самостійних висновків.   

 1.Як можна визначити капрон за продуктами його термічного розкладу?

 2.Як впливають на капрон речовини в 1-й, 2-й,3-й, 4-й  пробірках ?

 

 

5. Тигельними щипцями внесіть зразок лавсана в полум’я спиртівки.

6. Розмістіть в 2 пробірки волокна лавсана. В 1-у долийте HNO₃, а 2-у нагрійте.

 

Завдання:  Як можна відрізнити волокно лавсану від капрону?

 

6. Осмислення знань

Тести

 

Варіант 1

1.Яким методом отримують синтетичне волокно капрон:

 а /полімеризацією,

 б/поліконденсацією,

 в. /ізомеризацією,

 г. /етерифікацією.

2.З яких речовин синтезують лавсан:

 а /терефталева кислота,

 б /гліцерин,

 в /етиленгліколь,

 г /ацетальдегід.

3.Які волокна відносяться до синтетичних?

 а /капрон,

 б /віскоза,

 в /нітрон,

 г /шерсть.

4.Яке волокно відноситься до поліамідних?

 а /віскоза,

 б /лавсан,

 в /капрон,

 г /ацетатне.

5. Яку будову полімерного ланцюга має мікромолекула капрону:

 а /лінійне,

 б /розгалужене,

 в /просторове,

 г /не знаю.

6. Вкажіть, яка із схем відображає процес отримання волокна капрону і напишіть відповідні рівняння реакції:

 а) NH₂ - (СН₂)₆ – COOH + NH₂ - (СН₂)₆ – COOH

 б) NH₂ - (СН₂)₆ – NH₂ + HOOC - (СН₂)₄ – COOH

 в) NH₂ - (СН₂)₅ – COOH + NH₂ - (СН₂)₅COOH

 г) NH₂ - (СН₂)₄ – COOH + NH₂ - (СН₂)₄COOH

 

 

Варіант 2

1.Яким методом отримують синтетичне волокно лавсан:

 а /полімеризацією,

 в/поліконденсацією,

 в /ізомеризацією,

 г /етерифікацією.

2.З яких речовин синтезують капрон:

 а /– амінокапронова кислота,

 б /β – амінокапронова кислота,

 в/ε – амінокапронова кислота,

 г / терефталева кислота.

3.Які волокна відносяться до штучних?

 а /капрон,

 б /віскоза,

 в /ацетатне,

 г / нітрон.

4.Яке  волокно відноситься до поліефірних?

 а /ацетатне,

 б /капрон,

 в /лавсан,

 г /віскоза.

5. Яку будову полімерного ланцюга мають макромолекули лавсану:

 а /лінійну,

 б /розгалужену,

 в /просторову,

 г /не знаю.

6. Вкажіть, яка із схем відображає процес отримання волокна лавсану і напишіть відповідні рівняння реакції:

 

 

 

 

 

 

а)

О     О    

 

С   С  + СН₂ - СН₂

 

НО     ОН     ОН    ОН

 

б)  

 ОН   О

    + НС  

     Н

в) HООС - (СН₂)₄ – COOH + NH₂ - (СН₂)₆ – NH₂

г)NH₂ - (СН₂)₅COOH + NH₂ - (СН₂)₅COOH  

 

 

Додаткові запитання:

 

1) Опишіть процес виробництва хімічних волокон.

2) Чому сучасна текстильна промисловість нарощує виробництво тканин із хімічних волокон? Відповідь аргументуйте.

3) Охарактеризуйте властивості штучних (синтетичних) тканин.

4) Порівняйте властивості тканин із натуральних і хімічних воло­кон.

5) Яким вимогам повинен відповідати кожен із наступних виробів і підберіть до нього тканину, оптимальну по сировинному складу: літнє плаття; штори для вікон; оббивка на меблі; нічна білизна; костюм для лижного спорту; купальник; парасолька; плащ.

 

6) Як відрізнити натуральний чи штучний шовк?

 

 7. Підбиття підсумків уроку

- Які нові поняття ви вивчили сьогодні на уроці?

- Яке практичне значення для вас становлять отримані сьогодні знання?

   Підбиваємо підсумки уроку, оцінюємо роботу учнів на уроці.

 8. Домашнє завдання

   Опрацювати матеріал параграфу ______, відповісти на запитання до нього.

 Творче завдання: Створити рекламу виробів з натурального волокна або хімічного, або антирекламу.

 

- Ви всі сьогодні працювали добре, і я сподіваюся, що той матеріал, ті знання, які ви отримали сьогодні на уроці стануть в нагоді вам в житті.

 

 - Дякую за урок! До зустрічі!

 

 

 

Додаткова інформація.

Сучасна текстильна промисловість широко використовує високоякісні хімічні волокна нового покоління, комфортність і гігієнічність яких набли­жаються до традиційної бавовни, а зручність в експлуатації — до синтетики.

Модал (Modal) — модернізоване віскозне волокно із високими гігієнічними властивостями — волога швидко виходить зсередини на поверхню, волокно не деформується, швидко сохне.

Мерил (Meryl) — штучний матеріал, що характеризується надзвичайною легкістю (завдяки спеціальним порожнинам усередині волокон), гігроско­пічністю та міцністю. Добре зберігає тепло, не зминається, дуже еластичний.

Тактел (Tactel) — синтетичне волокно із високими тепловими властивос­тями. Тканини, вироблені з нього, міцні, «дихають», швидко сохнуть, легко перуться.

Поліестер (Polyester) — синтетичне волокно, що має високу міцність, зно­состійкість, не зминається та добре зберігає форму. Недоліком є невисока гігроскопічність.

Поліамід (Polyamid) — легке й «дихаюче» синтетичне волокно, яке швид­ко сохне, прекрасно зберігає форму, не потребує особливого догляду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика властивостей тканин із хімічних волокон

Властивості тканин	Тканина
	віскозна	ацетатна	капрон         лавсан		нітрон
Фізико-механічні
Міцність	Висока	Менша, ніж у ві­скозної	Дуже ви­сока	Висока	Висока
Зминальність	Сильна	Невелика	Невелика	Мала	Середня
Драпірувальність	Середня	Середня	Мала	Мала	Мала
Гігієнічні
Гігроскопіч­ність	Гарна	Середня	Низька	Низька	Низька
Повітропро­никність	Гарна	Гарна	Незначна	Мала	Мала
Водопроник­ність	Гарна	Середня	Мала	Мала	Мала
Теплозахисні	Невисокі	Менші, ніж у ві­скозної	Слабкі	Високі	Дуже ви­сокі
Технологічні
Зсідальність	Велика	Невелика	Слабка	Слабка	Слабка
Розсунення ниток у швах	Велика	Велика	Значна	Мала	Мала
Обсипальність ниток	Велика	Велика	Значна	Велика	Незначна
Зносостійкість	Середня	Висока	Висока	Висока	Висока
Горіння	Горить швидко, залиша­ється сірий по­піл	Жовте полум'я з утво­ренням темного напливу	Пла­виться, потім за­горяється блакит­но-жов­туватим полум'ям, запах сургучу	Горить слабо-жовтим полум'ям із виді­ленням чорної кіптяви	Горить спалаха­ми, ін­тенсивно, виділяю­чи чорну кіптяву

 

Догляд за виробами з тканин, вироблених із хімічних волокон.

 

Тканини зі штучного шовку добре перуться у мильних розчинах, дають значну зсідальність. Під час намокання вони втрачають міц­ність, тому прати тканини зі штучного шовку треба за температури води не вищої за 40 °С, не викручуючи. За необхідності їх можна чистити бензином, гасом, нашатирним спиртом. Віскозу прасують за температури до 160 °С, ацетат — до 80—90 °С. Вироби білих ко­льорів можна відбілювати, використовуючи речовини, що не містять хлору.

.

Вироби із синтетичних волокон перуть за температури води до 70 °С, злегка обжимаючи; терти їх не потрібно. Такі вироби можна не прасувати, але за необхідності капрон прасують за температури до 150 °С, лавсан, нітрон — до 160—170 °С. Тканини із синтетичних во­локон мають властивість електризуватися, тому вироби з них бажано обробляти спеціальними засобами.

 

       Волокна (фото)

 

 

 

 

 

 Віскозне

 

 

 

 

 

 

 Ацетатне

 

 

 

 

        Триацетатне

 

 

 

 

 

 

 Капрон

 

 Нітрон

 

 

 

 Вініл

 

 

 

 Лавсан

 

 

 

 Хлорин

 

 

 

 

 Нейлон