Урок "Пластмаси, синтетичні каучуки, гума"

Тема: «Пластмаси, синтетичні каучуки, гума»

Мета: Ознайомити учнів з синтетичними канчуками, гумою; проводити лабораторні досліди;виховувати самостійність,   спостережливість; розвивати пізнавальний інтерес до рідної природи, розумові прийоми аналізу, порівняння, узагальнення, допитливість; привести знання дітей в систему; розширити і поглибити знання про органічні сполуки; створити умови для формування почуття гордості за рідний край.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Форма проведення: урок-лекція

Засоби навчання:  таблиці та схми.

Методи та методичні прийоми: розповідь вчителя, пояснення з елементами обговорення, бесіда, робота з картками, проблемні.

Базові поняття: теорія хімічної будови, структурні формули, ізомерія, ізомери, структурна ізомерія, просторова ізомерія, динамічна ізомерія, гомологія, гомологічний ряд, гомологи.

Структура уроку

І. Організаційний момент…………………………………………..…………2 хв

ІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності………………......….……3 хв

ІІІ. Актуалізація теоретичних знань………………………………………….6 хв

ІV. Виклад вчителем нового матеріалу……………………..………...…….21 хв

V. Узагальнення та закріплення нового матеріалу…………………...…....13 хв

VІ. Підсумок уроку……………..……………………………….……….……2 хв

VІІ. Виставлення оцінок та їх мотивація………………….……..……….….2 хв

VІІІ. Інструктаж з домашнього завдання……………….…………….…...…1 хв

Хід уроку

І. Організаційний момент

•             Привітання з учнями.
•             Перевірка присутніх.
•             Формування робочого настрою

ІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності

(розповідь, проблемне завдання)

Необхідність появи теорії диктувалася вимогами промисловості до органічної хімії. Необхідно було забезпечити текстильну промисловість барвниками. Задля розвитку харчової промисловості почали удосконалювати методи переробки с/г продуктів.

У зв’язку з цим завданням розроблялися нові методи синтезу органічних речовин. Проте у вчених виникли серйозні труднощі у науковому обґрунтуванні цих синтезів. Так, наприклад, не можна було пояснити валентність Карбону в сполуках за допомогою старої теорії.

Карбон нам відомий як 4-валентний елемент. Але тоді він зберігає свою валентність  тільки в метані СН4. В етані С2Н6, якщо слідувати нашим припущенням, карбон повинен бути 3-валентним, а в пропані С3Н8 має дробову валентність.  (Проте ми знаємо, що валентність виражається тільки цілими числами).

Тоді ж яка валентність карбону в органічних сполуках?

Було не зрозуміло, чому існують речовини з однаковим складом, але різними властивостями: С6Н12О6 – молекулярна формула глюкози, але така сама формула і в фруктози.

До появи структурної теорії не могли пояснити різноманіття органічних речовин. (Чому Карбон і Гідроген – два елементи – можуть утворювати таку велику кількість різних сполук?)

Виникла потреба синтезувати наявні знання з єдиної точки зору і розбити єдину хімічну символіку.

Науково обгрунтовану відповідь дала на це запитання теорія хімічної будови органічних сполук, створена російським ученим О.М. Бутлеровим.

ІІІ. Актуалізація теоретичних знань

(тестове опитування)

1.Індивідуальне опитування за запитаннями

1.                   Дати загальну характеристику пластмас
2.                   Охарактеризувати групи пластмас за походженням.
3.                   Охарактеризувати пластмаси за відношенням до температури.
4.                   Маркування пластмас.

ІV. Вивчення нового матеріалу

(розповідь з елементами бесіди)

Каучуки – полімерні матеріали різноманітного складу і призначення.  Вперше були виготовлені з соку дерева гевеї. У 15  - 16 століттях з природним каучуком проводились дослідження, по покращенню його властивостей. За цей час отримали великий об’єм  інформації.  У 1819 році розпочали виробництво одягу. Результат був невтішний, але стимулював до досліджень.

  Каучуки характеризуються  - пружністю, еластичністю, здатністю утримувати наповнювачі і піддаватись дії пластифікаторів. Класифікація каучуків 

2.Гума – продукт вулканізації каучуку. Вулканізація – нагрівання каучуку з сіркою, при цьому молекули каучуку сполучаються між собою зв’язками з атомами Сульфуру.  Залежно від вмісту Сульфуру в матеріалі розрізняють:

•    м’яку гуму (масова частка Сульфуру до 5%)
•    тверда гума ( масова частка Сульфуру 20%).

 Гума з часу виникнення і в теперішній час  є цінний матеріал для техніки та народного господарства.

  Учням пропонується назвати галузі застосування і вироби з гуми відомі їм.  На основі яких властивостей ґрунтується використання гуми. 

1. Синтетичні каучуки і гума на їх основі – мають переваги над природнім каучуком.

Їх можна отримувати з одного виду речовин чи різних видів і цим самим надавати необхідних властивостей. Це явище співполімеризації – утворення полімерів за участі двох мономерів.

2. Каучуки загального і спеціального призначення.

  (За галузями їхнього застосування)

Учні на основі §14 с. 85 складають табличку.

V. Узагальнення та систематизація знань

1. Робота з підручником та довідниковим матеріалом.

2. Виконання лабораторного досліду

Інструктаж з БЖД

Лабораторний дослід

Тема. Ознайомлення із зразками каучуків

Мета: ознайомитися зі зразками каучуків; порівняти їхні властивості.

Обладнання та реактиви: зразки каучуків (на вибір учителя); розчини: калій перманганату, сульфатної кислоти (10%), натрій гідроксиду (10%), органічний розчинник (бензин або ацетон); бромна вода, штатив із пробірками.

ХІД РОБОТИ

   Розгляньте видані вам матеріали і визначте для кожного: зовнішній вигляд; колір; запах; пластичність; еластичність; густину; розчинність у воді; хімічні властивості (відношення до бромної води, розчинів калій перманганату, сульфатної кислоти (10%), натрій гідроксиду (10%), розчинників (бензину або ацетону)

   Результати спостереження занесіть у таблицю.

  Порівняйте властивості речовин. Зробіть висновок.

Висновок._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

VІ. Підсумок уроку

У молекулах речовин атоми сполучаються у певній послідовності відповідно до їх валентності, що називається хімічною структурою (будовою).

Властивості речовин залежать не тільки від того, які атоми і в якій кількості входять до складу молекул, а й від того. В якому порядку вони з’єднані між собою, тобто від хімічної будови.

Атоми і групи атомів, що утворюють молекулу, взаємно впливають один на одного, від чого залежить реакційна здатність молекули.

VІІ. Виставлення оцінок та їх мотивація

VІІІ. Інструктаж з домашнього завдання

1. § 1 ст. 6-11
2. Конспект, завдання 1-6 усно.
3. * Кільком учням підготувати повідомлення « Життя О.М. Бутлерова», «Інтереси .М. Бутлерова»

Додатковий матеріал до уроку

Природний каучук

   Природній каучук є праобразом всіх отриманих синтезом полімерних матеріалів: синтетичних канчуків, пластмас, синтетичних волокон. 

   Відомий у Європі з кінця 15 століття. У 496р. учасники експедиції Христофора Колумба розповідали про дивовижні властивості темно – коричневих кульок – м’ячів, що їх вони бачили на острові Гаїті. 

Ці пружні еластичні м’ячі індіанці виготовляли із соку дерева гевеї. Проте цим повідомленням на той час ніхто не зацікавився.

  Лише 1735р. експедиція французьких учених виявила в Перу дивовижні дерева гевеї, що досягли 40м висоти і до 2м в діаметрі.

На деяких деревах були зроблені надрізи, я яких витікав густий, білий, подібний до молока, сік Індіанці називали його каа – о – чу, що означає «сльози дерева». Цей сік вони збирали в чашки, зроблені з шкаралупи горіхів. За дві години кожне дерево дає близько 250см³ соку.  На повітрі сік густішав, а від нагрівання набував механічної міцності та еластичності. Індіанці виготовляли із соку гевеї незвичайне взуття: обмазували соком дерев’яні форми і потім обкурювали їх димом. При цьому утворювався щільний шар, який не пропускав води. Так вони виготовляли м’ячі, пляшки та інші вироби домашнього вжитку. Учасники експедиції зібрали колекцію виробів, а також описали добування і переробку молочного соку ( латексу) з каучуконосних дерев. Вони привезли також колекцію зразків смоли каа – о –чу. Проте матеріал, привезений у Європу з Америки, не відразу знайшов застосування. Тривалий час не вдавалося використати таку цінну властивість каучуку, як водонепроникність.

   У 18 столітті шматочками каучуку найчастіше стирали написане на папері. В 1819р. шотландський інженер Чарльз Макінтош запропонував розчиняти каучук у маслі, яке добували внаслідок перегонки кам’яновугільної смоли. Він заснував першу фабрику по виробництву водонепроникного одягу. Проте цей одяг був чутливий до зміни температури – з підвищенням її вироби ставали липкими і мали неприємний запах,  а із зниженням ставали жорсткими і ламалися на згинах.

  Почалися пошуки речовин, які б запобігли цим небажаним властивостям. Каучук змішували з різними хімічними сполуками але безуспішно. Лише в 1839р. Ч. Гудьїр під час проведення дослідів випадково упустив пластинку каучуку, на якій була зірка, на розжарену плиту і виявив, що з липкої маси каучук перетворився на пружну еластичну речовину, яка не боїться тепла і холоду.

   Історія промислового використання каучуку розпочалась з 1839р., коли був відкритий процес вулканізації, що різко підвищує фізичні властивості каучуку. З цього часу пішов швидкий ріст його промислового використання. Найбільшу кількість його стала використовувати автомобільна промисловість, на другому місті стояла електротехнічна промисловість і виробництво різних гумових виробів. Монополістом виробництва природного каучуку довгий час залишалась Бразилія. Хоча насіння гевеї під страхом смерті вивозити заборонялось, в 1876р. англійці таємно вивезли насіння гевеї і посадили його  на Цейлоні.

   Перший каучук з плантацій отримали в 1899р.; в 1910р. 10% всього світового виробництва каучуку давали плантації, до 1915р. відсоток зріс до 70.  В 1946р. плантації Індонезії, Малайї, Індокитаю давали майже весь природній каучук. 

   Природній каучук являє собою пружну аморфну масу, що отримують з молочного соку (латексу), рослин – каучуконосів. Найбільш відомим каучуконосом є дерево гевея. Менша кількість каучуку міститься в багатьох культурах, переважно тропічних.

До каучуконосів можна віднести фікус, кок – сагиз, крим – сагиз.

   Дослідники, які вивчали властивості латексу, помічали, що він подібний до молока. Латекс мав такий само колір і з часом, якщо його не збовтували, відстоювався, утворюючи на поверхні шар каучуку. Будова краплі латексу під мікроскопом також подібна до краплі молока. Маленькі кульки каучуку, які дуже нагадують кульки жиру в молоці, назвали глобулами. У латексі міститься в 10 разів більше каучуку, ніж жиру в молоці. Латекс гевеї  - це емульсія рослинного соку з каучуком. Глобули каучуку сполучаються між собою, утворюючи більші частинки, які з’єднуються і поступово утворюють тверду масу. В латексі міститься 52 – 60% води, 34 – 37% каучуку, 2,0 – 2,7% білків, 1,7 – 3,4% смол, 1,5 – 4,0 цукрів і 0,2 – 0,7% золи.

   В 50р. ХХ ст. навчились виробляти синтетичний каучук такої високої якості, що він став повністю заміняти природній.

  Вивчення хімічних властивостей каучуку показало, що він володіє типовими для ненасичених сполук властивостями: приєднує Бром, бром оводень, а також піддається каталітичному гідруванню. Ще в кінці ІХХ ст.. було встановлено, що при нагріванні без доступу повітря каучук розпадається з утворення ізопрену                                      СН₂=С (СН₃) – СН=СН_2.

   Природній каучук є сумішшю полімерогомологів з різною молекулярною масою від 50 000 до 3 млн., основна маса припадає на фракції з молекулярною масою більше мільйона.

   Природній каучук – лінійний полімер ізопрену, володіє не тільки строго регулярною будовою, але і певною конфігурацією біля подвійного зв’язку.

   У природного каучуку здатність до розтягування дуже велика і досягає 1000 і більше відсотків. Це означає, що каучук і каучукоподібні речовини можна розтягнути в 10 і більше разів, і після зняття навантаження вони  знову набувають свої попередні розміри. Досить цікава природа даного явища. Каучук набуває попередніх форм за рахунок  теплових рухів. В звичайному, не розтягнутому стані нитковидні молекули каучуку мають різні форми (різні конформації), переважно хаотично – клубкоподібні.  Каучук в його звичайному стані можна порівняти з «клубком змій». При розтягуванні його ниткоподібні молекули розміщуються більш упорядковано: ковзаючи одна повз іншу, вони розміщуються більш чи менш паралельно. Після зняття навантаження макромолекули в результаті теплового руху згортаються і повертаються до попередніх форм.

  Сирий, необроблений каучук володіє незначною пружністю. Вже при невеликому підвищенні температури стає схожим на пластичну смолу. В процесі вулканізації відбувається «зшивання» ниткоподібних молекул каучуку за допомогою місточків утворених сіркою. В результаті цього дещо зростає взаємодія між ланцюгами і підвищується пружність. При подальшій вулканізації кількість «S місточків» зростає, їх стає так багато, що вони міцно «зшивають» молекули каучуку, закріплюють їх нерухомо. Так каучук перетворюється на твердий нееластичний ебоніт.