Урок "Поняття про полімери на прикладі поліетилену. Застосування поліетилену"

9 клас                                                           Дата________________

Тема: Поняття про полімери на прикладі поліетилену.                        Застосування поліетилену

Навчально-освітня мета:

•         сформувати предметну компетенцію щодо полімерів на прикладі поліетилену;
•         ввести поняття «мономер», «полімер», «ступінь полімеризації», «структурна ланка»;
•         навести приклади галузей застосування поліетилену;
•         продовжувати формувати екологічну компетентність здобувачів освіти під час висвітлення питання утилізації поліетилену.

Тип уроку: набуття нових знань ( урок-дослідження )

Навчальне обладнання:  мультимедійний комплекс, вироби із поліетилену,      обладнання  для  виконання  лабораторного досліду  «Зразки  виробів  з поліетилену», демонстрації «Виявлення  властивостей  поліетилену».

Предметна компетентність:

•         сформувати поняття про полімери, розглянути особливості будови  і властивості полімерів на прикладі  поліетилену;
•         ознайомити здобувачів освіти  з новим типом хімічної реакції  - реакції полімеризації, розвивати вміння складати рівняння реакцій на прикладі реакції полімеризації;
•         з’ясувати галузі  застосування поліетилену  як пластмаси;
•         розглянути екологічні проблеми, пов’язані з використанням поліетилену.

Ключові компетентності:

•         спілкування державною мовою;
•         математична компетентність;
•         основні компетентності у природничих науках і технологіях;
•         інформаційно-цифрова компетентність;
•         уміння вчитися впродовж життя;
•         екологічна грамотність і здорове життя.

Хід уроку

І.  Організаційний етап 

ІІ. Актуалізація опорних знань

Щоб наша робота була продуктивною та ефективною, дайте відповіді на поставлені запитання:

1. Пригадайте, які типи реакцій характерні для насичених вуглеводнів? (горіння, розкладу, заміщення)

2. Із якими представниками ненасичених вуглеводнів ви вже знайомі? (етилен та ацетилен)

3. Які реакції характерні для цих представників?

4. Чи існують у вільному стані в природі ці речовини? (ні, бо вони легко вступають в реакцію приєднання).

5. Завдання. Закінчіть рівняння реакцій. Назвіть продукти реакцій.

CH₂═CH₂ + Н₂ →

CH₂═CH₂ + НСl →

CH₂═CH₂ + Сl₂ →

                 nCH₂═CH₂ →   

 (складання останнього рівняння реакції викликає труднощі)

ІІІ. Мотивація начально-пізнавальної діяльності

           Метод «Дивуй»

Багато людей старшого покоління пам’ятають історію родини Ликових,  яка з релігійних мотивів пішла від людей в глуху тайгу. Проживши там майже півстоліття, вони повернулись у цивілізацію. Але найбільшою несподіванкою для них був не літак та радіоприймач. А здогадайтесь що? Із слів господаря:

 «О, Господи, люди вигадали скло, що мнеться?»

Що мав на увазі чоловік?

(Учитель демонструє, заздалегідь підготовлений поліетиленовий пакет.)

     ІV.  Вивчення   нового   матеріалу

Вступне  слово  вчителя :

Робота  на будь-якому  підприємстві  чи  в  науково-дослідницькому інституті складається  з  успішної  роботи  окремих  відділів. Ми  підемо  тим  же  шляхом. Наше  завдання – дослідити  унікальний  комплекс  властивостей  полі етилену. Клас  об’єднуємо  в  групи. На  чолі  кожної  групи – керівник, який розподіляє роботу. На підготовку  - 10 -15  хвилин, потім – обговорення, створення та оформлення звіту.

  Форма  звіту :

План	Тези

 

В  класі  працюють  відділи :

•        Відділ   інформації
•        Дослідницько-експериментальний  відділ
•        Відділ  реалізації  продукції

•        Відділ  реклами

 

 Самостійне  виконання  групових  завдань :

• Завдання  відділу  інформації: (Інтернет-ресурс, підручник §28 ст. 161-162)

1) Які  речовини  є  полімерами ?

2) Хто  і  коли  добув  поліетилен ?

3) Що  таке  полімеризація ?

• Завдання дослідницько-експериментальному відділу: (лабораторні  досліди)

1) Якого  кольору  та  які  на  дотик  вироби  з  поліетилену?

2) Спробуйте  розтягнути, розім’яти, подряпати  скляною  паличкою  поліетиленову  плівку.

3) Торкніться  нагрітою  скляною  паличкою  поліетиленової  плівки, чи  термостійкий  поліетилен ?

4) Порівняйте  міцність  на  розрив  смужок  паперу  та  поліетилену.

5) Наповніть  поліетиленовий  мішечок  водою  та  повітрям. Що  спостерігаєте?

6) Опустіть  шматочки  поліетилену  в  розчин  кислоти, лугу, калій  перманганату. Що  спостерігаєте?

• Завдання  відділу  реалізації  (підручник стор. 162-163)

1) Розгляньте  склад  і  структуру  молекул  поліетилену .

2) Чому  поліетилен  застосовують  у  найрізноманітніших  галузях господарства?

• Завдання  відділу  реклами  (Інтернет-ресурс)

1) Створіть  віртуальну  колекцію  виробів  з  поліетилену .

2) Придумайте  рекламу  та  антирекламу  для  вибраних  вами  виробів .

3) Підготуйте  мультимедійну  презентацію.

 

* Обговорення  результатів  самостійної  дослідницької  роботи відділів .

V. Узагальнення та закріплення нового матеріалу

• Тести:

1. Виберіть правильне твердження. Мономером поліетилену є:

А. Метан                                         В. Етилен

Б. Етан                                            Г. Парафін

2.  Виберіть характеристики поліетилену:

А. Різкий запах                                                 В. Токсичний

Б. Проводить електричний струм                   Г. Масний на дотик

•  Бесіда

1. Чому  синтетичні полімери називають «безсмертними мешканцями»  Землі?

(Для них немає  редуцентів, тому вони майже не входять до колообігу речовин)

2. Ми всі знаємо, що є поліетиленові пакети, які витримують вагу 3 та 15 кг.          Які з них виготовлені при низькому тиску, а які при високому?( Пакети, що витримують 15 кг. виготовлені при низькому тиску, мають більш впорядковану структуру).

3. Скажіть, чи можна використовувати посуд, виготовлений з поліетилену, для нагрівання та кип’ятіння речовин?

(Ні. Поліетилен – термопластичний, під час нагрівання розм’якшується)

4. Чому не варто носити плаття з поліетилену?

(Одяг повинен добре пропускати та всмоктувати вологу, а поліетилен   водонепроникний, віл легко плавиться та горить, погано проводить тепло)

•   Гра «Цікавинки із торбинки»

Із моїх слів,  учням потрібно відгадати, які предмети  містяться  у торбинці.

Я зачитую:

• Цей предмет добре знайомий із повсякденного життя. Виявилося, що він є  однією із причин вимирання велетенських черепах, основною їжею яких є медузи. З’ясувалося,  що черепахи помилково вважають ці предмети медузами і ковтають їх. Так під час розтину однієї із загиблих істот в її шлунку знайшли аж 15 таких виробів. Що це за предмет? (Поліетиленовий пакет.)
• Цей продукт уперше для продажу був виготовлений у 1869 р. американським  винахідником Томасом Адамсом із соку тропічного дерева. Новий виріб настільки смакував американцям, що став частиною їхнього життя. Основу його становить полімер. Цей продукт полюбляє частина учнів нашої школи, від чого інколи  страждають шкільні меблі та підлога. (Жувальна гумка.)
• Верхня частина, що закриває посудину, коробку або рухому частину    пеналу. Колекціонування цих предметів називається «філолідія».

(Поліетиленова кришка.)

 

VІ. Рефлексія.

Бесіда за питаннями

Учитель: У кожного з нас на уроці були певні здобутки та труднощі. Скажіть:

• Чи досягли ми поставленої на початку уроку мети?
• Що вас найбільше зацікавило, здивувало?
• Які форми роботи ви хотіли б  застосовувати на наступних уроках?

 

VIІ. Підсумки уроку

VІІІ. Оцінювання, мотивація рівня досягнень.

ІХ. Домашнє завдання та його інструктаж:

Опрацювати § 28 підручника (автор  О.В.Григорович),

виконати вправи №№330, 331 ст.165

Завдання на вибір:

Антиреклама використання поліетиленових пакетів.

Асоціативний ряд «Поліетилен»

Сенкан «Поліетилен»

 

 

                                                                            

 

                                                                          

 

 

 

 Додатковий матеріал  до уроку

1. Словник термінів:

Реакція полімеризації – це реакція сполучення багатьох молекул низькомолекулярної речовини (мономеру)  в одну  макромолекулу (полімер).

Полімер – це продукт реакції полімеризації, у молекулах якого багато разів повторюється фрагмент молекули мономеру.

Мономер – вихідна речовина, взята для проведення реакції полімеризації.

Структурна ланка -  ланка на яку перетворився мономер і яка багаторазово повторюється.

Ступінь полімеризації – певна кількість молекул мономера, що сполучені між собою. Позначається літерою n ( ен).

Щоб визначити ступінь полімеризації,  потрібно:

Молекулярну масу полімера поділити на молекулярну масу мономера.

n = Mr (полімеру): Mr(мономера)

 

2. Реакція полімеризації:

СН₂ = СН₂ + СН₂ = СН₂ → –СН₂–СН₂– + –СН₂–СН₂– → –СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–…, або у скороченому вигляді:

 

_nCH₂=CH₂  →  [ —CH₂—CH₂— ]_n

3. Властивості поліетилену

4. Екологічна хвилинка

Хоча наше життя без  полімерів і важко уявити, але  більшість із них дуже стійкі до впливу навколишнього середовища. Можуть зберігатися у ґрунті більше 200 р. У світі щорічно випускається 4 трильйони поліетиленових пакетів у рік. Вони вбивають 1млн. птахів, 100 тисяч морських ссавців, безмежно велику кількість косяків риб. Необхідно на державному рівні вирішувати цю проблему. Хоча японські хіміки уже розробили спосіб переробки поліетилену на бензин та гас.

А зараз інформація для роздумів:

     -   за рік у світі використовується близько 1 млрд. поліетиленових пакетів;

     -    їх виробляють із нафтопродуктів, для цього щороку витрачається 18 млн. літрів  нафти;

- затрачається 1 секунда, щоб виготовити пакет;

- потрібно 100-400 років, щоб він розклався;

- під дією світла поліетилен  розпадається  на маленькі шматочки, що легко потрапляють у харчові ланцюги тварин; це є причиною смерті морських птахів і тварин, що плутають їх з їжею; 

- при спалюванні  утворюється діоксин, що руйнує імунну систему та спричиняє гормональні та ракові захворювання. 

     У зв’язку з цим законодавство зобов’язує юридичних і приватних осіб викидати полімерні відходи у спеціальні контейнери для їх наступної утилізації і вторинної переробки. А як кожен з нас може сприяти зменшенню забруднення  природи полімерними матеріалами? ( спільне обговорення):

• менше використовувати речей, виготовлених із полімерних матеріалів;
• по можливості багаторазово використовувати поліетиленові упаковки;
• використовувати пакети із натуральних матеріалів (паперу, тканини).

 

     Ви напевне бачили на деякій полімерній тарі цифри у трикутничку. У них закладена важлива інформація, знаючи яку ми зможемо правильно використати її, не завдаючи шкоди власному здоров’ю і довкіллю. (див. слайд 1-7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 1

 Поліетилентерефталат (PETE/PET)

Найпоширеніший вид пластмас. В пляшки, що виготовляються з поліетилентерефталату, розливають різні напої (соки, води), соняшникову олію, кетчупи, майонези, косметичні засоби.
Переваги: дешевизна, міцність, безпечність.
Недоліки: низькі бар'єрні властивості (в пляшку легко проникають ультрафіолет та кисень; вуглекислий газ, що міститься в охолоджувальних напоях, також відносно легко проходить крізь стінки).
Небезпека для здоров'я та довкілля: офіційно вважається, що поліетилентерефталатові пляшки безпечні для здоров'я. Тим не менш, є інформація, що вміст пляшок може вилуговувати отруйну сурму зі стінок пляшок (особливо при нагріванні). Ця інформація ще потребує перевірки. Поки PETE вважається одним з найбезпечніших видів пластмас. Тим не менш лікарі не рекомендують багаторазово використовувати PETE-пляшки, тому що в побуті їх важко промити достатньо чисто, позбувшись від всіх мікроорганізмів.
Переробка: переробка здійснюється механічно (подрібнення) і фізико-хімічно. З продуктів переробки можна виготовляти широкий асортимент різної продукції, в тому числі і пластикові пляшки повторно.

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 2

2. Поліетилен високої щільності (HDPE)

Із поліетилену високої щільності виготовляються флакони для шампуней, косметичних та миючих засобів, каністри для моторних мастил, одноразовий посуд, контейнери і ємності для продуктів харчування, контейнери для заморожування продуктів, іграшки, різні ковпачки та кришки для пляшок та флаконів, міцні господарські сумки, фасувальні пакети та ящики.
Переваги: дешевизна, безпечність, міцність, легкість переробки, стійкість до масел, кислот, лугів та до інших агресивних речовин, HDPE-тара може піддаватись термічній стерилізації, достатньо високий температурний діапазон експлуатації від -80°С до +110°С.
Недоліки: -
Небезпека для здоров'я та довкілля: незважаючи на те, що HDPE-вироби, як і PETE-вироби, вважаються безпечними для здоров'я людини, існує ряд міфів, згідно до яких з стінок тари можуть потрапляти в рідину гексан і бензол. Поки це лише міфи, що не мають наукового підтвердження.
Переробка: HDPE-сміття дробиться на спеціальних установках, після чого гранули знову переплавляються в різні вироби.

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 3

3. Полівінілхлорид (PVC / V)

Полівінілхлорид, він же ПВХ, вініл застосовується для виготовлення лінолеуму, віконних профілів, кромки меблів, упаковки побутової техніки, штучної шкіри, плівки для натяжних стель, сайдингу, труб, ізоляції проводів та кабелів, завіс для душу, обгорток для сиру та м'яса, пляшок для рослинних олій, а також деяких іграшок, в тому числі і секс-іграшок.
Переваги: стійкість до кислот, лугів, розчинників і масел, бензину, гасу, хороший діелектрик, не горить.
Недоліки: невеликий температурний діапазон експлуатації від -15°С до +65°С, важкість переробки, токсичність.
Небезпека для здоров'я та довкілля: це найбільш отруйний та небезпечний для здоров'я вид пластмас. При спалюванні полівінілхлориду утворюються високотоксичні хлорорганічні сполуки, після десяти років служби вироби, виготовлені з ПВХ, починають самостійно виділяти в довкілля токсичні хлорорганічні сполуки. Найнеприємніше те, що для надання більшої гнучкості полівінілхлорид продовжують використовувати при виготовленні дитячих іграшок та секс-іграшок для дорослих. Існує інформація, що полівінілхлорид потрапляє в кров людини і викликає гормональні порушення, що призводять до раннього статевого дозрівання та безпліддя.
Переробка: лиття під тиском, пресування, екструзія.

 

Слайд 4

4. Поліетилен низької щільності (LDPE)

Із поліетилену низької щільності виготовляються різні пакувальні матеріали, пакети для супермаркетів, CD, DVD диски.
Переваги: дешевизна, легкість.
Недоліки: низька рентабельність переробки.
Небезпека для здоров'я та довкілля: офіційно вважається нешкідливим, незважаючи на те що при виробництві LDPE використовуються потенційно небезпечні для здоров'я бутан, бензол і вініловий ацетат.
Переробка: переробка низькорентабельна і зводиться до подрібнення LDPE-виробів з наступним гранулюванням. Масовість виробництва LDPE призводить до забруднення довкілля. LDPE-пакетами завалені всі вулиці міст і звалища, вони тоннами плавають в морях і океанах, викликаючи загибель риб, птахів, морських черепах та інших тварин, які давляться і заплутуються в них. Багато міст світу повністю відмовились від використання поліетиленових пакетів.

 

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 5

5. Поліпропілен (PP)

Із поліпропілену виготовляють відра, посуд для гарячих страв, одноразові шприци, мішки для цукру, контейнери для заморожування продуктів, кришки для більшості пляшок, маслянки, упаковку деяких продуктів харчування, в будівництві використовується для шумоізоляції. Багато виробників побутової техніки використовують поліпропілен для виробництва упаковки своєї продукції, відмовившись від отруйного полівінілхлориду.
Переваги: термостійкість (температура плавлення 175°С), стійкість до зношування; більша теплостійкість, ніж у поліетилену.
Недоліки: чутливий до світла та кисню, швидше старіє ніж поліетилен; менша морозостійкість, ніж у поліетилену.
Небезпека для здоров'я та довкілля: вважається, що поліпропілен безпечний для здоров'я. Нещодавно група японських вчених встановила, що дрібні частинки поліпропілену які плавають в водах океану абсорбують різні токсиканти, розчинні у морській воді, такі як ДДТ і поліхлорбіфеніли.
Переробка: лиття під тиском, пресування, екструзія.

 

 

 

 

 

 

 

Слайд 6

6. Полістирол (PS)

Із полістиролу виготовляється одноразовий посуд, контейнери для їжі, стаканчики для йогуртів, дитячі іграшки, теплоізоляційні плити, сандвіч панелі, декоративна плитка для стелі, пакувальні таці для продуктів харчування в супермаркетах, фасувальні коробки для яєць.
Переваги: дешевизна, морозостійкість, легкість в переробці, хороший діелектрик.
Недоліки: низька механічна міцність і хімічна нестійкість.
Небезпека для здоров'я та довкілля: раніше отримання полістиролу було пов'язане з виділенням трихлорфторметану (фреону), який руйнував озоновий шар Землі. Полістирол отримують в результаті полімеризації стиролу, який являється канцерогеном.
Переробка: екструдування з подальшим подрібненням і гранулюванням.

 

 

 

 

Слайд 7

7. Інші види пластмас

Небезпека для здоров'я та довкілля: в цю групу входять інші види пластмас, тому їх використання в побуті може бути пов'язане з небезпекою для вашого здоров'я. Так полікарбонат, з якого виготовляється деякий посуд для харчування і пляшки, при контакті з гарячими рідинами може вивільнювати Бісфінол А, який може викликати різні гормональні порушення в організмі людини (раннє статеве дозрівання, ожиріння, рак тощо). Разом з цим в цю групу можуть входити і екологічні види пластмас, які біодеградують в довкіллі за участю мікроорганізмів. Тобто купуючи тару із цієї групи пластмас ви йдете на ризик.
Переробка: не підлягає.

А тепер я хочу дати декілька порад:

• По можливості варто відмовитись від пластмасового посуду на користь дерев'яного, скляного, порцелянового, металевого.
• Уважно слідкуйте за маркуванням пластмасової продукції, особливо коли купуєте дитячі іграшки.
• Намагайтесь уникати термічної обробки пластмас з низькою термостійкістю.