Урок "Природний та синтетичний каучуки.Гума"

Тема урока: «Каучук. Резина»

Урок відповідає програмі для 10 класу рівня стандарт (наказ № 1407 від 23.10.2017 р.)

Учитель: Фурсова Елена Владимировна, КУО СОШ № 63 г. Днепра

Цели: Ознакомить учащихся со строением, свойствами, применением каучука. Изучить процесс вулканизации каучука. Рассмотреть преимущества резины перед каучуком. Продолжить развитие умения анализировать, сравнивать, выделять главное. Воспитывать интерес к науке, умение самостоятельно мыслить.

Оборудование:  Образцы каучука, компьютерная презентация, выставка изделий из резины (игрушки, перчатки, клей).

Тип урока: урок получения новых знаний

Технологии обучения, используемые на уроке: ситуационный анализ, ИКТ, проблемное обучение.

Методы обучения:  объяснительно-иллюстративные, фронтальная беседа, частично-поисковая деятельность, работа в парах.

Ход урока

I. Организация начала занятия

II. Сообщения темы, цели и задач урока, мотивация учения школьников

На слайде изображены 4 растения. Детям дается задание найти общий признак и сформулировать тему и цели урока.

ІІІ. Актуализация опорных знаний

На первом этапе урока вы работаете в парах. На парте у вас есть листочки с написанными на них утверждениями. Надо рядом с каждым утверждением поставить знак «+» или «-», в зависимости от того, согласны ли вы с данным утверждением или нет. В конце урока вы вновь вернетесь к этим утверждениям, ещё раз оцените их, сравните свои знания до и после урока.

 Утверждения:

1.      Способ добычи натурального каучука аналогичен способу собирания березового сока.    +
2.   Каучук – это белок.                -
3.   Каучуконосные растения могут произрастать в Украине.  +
4.    Имя римского бога Вулкана тесно связано с процессом получения резины из каучука.   +
5.  При производстве резины используют сажу.  +
6. Синтетический каучук впервые был получен в XVII веке.  -

ІV. Усвоение новых знаний

На слайде изображение ребенка и дерева. Ученикам необходимо предположить, что обозначает слово каучук?

- Слова «каучук» складывается из двух индейских слов «кау» и  «учу», что означает      «плакать» и «дерево».  То есть растение, с которого стекал сок называли  плачущее дерево.

История открытия каучука

История открытия каучука натурального берет свое начало с тех времен, когда из Нового Света Колумб привез в Испанию необычный эластичный мяч, обладающий таким свойством, как прыгучесть. Такие мячи делали индейцы из сока растения гевея.

Строение каучука

- Если мы знаем, что каучук получают из млечного сока растений, предположите состав этого вещества. (В его составе всего два элемента С и Н, значит это углеводород)

- Количественный анализ его приводит к простейшей формуле С₅Н₈. Какая относительная молекулярная масса С₅Н₈? (68)

- Практическое  определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (150 000–500 000). Как это возможно? (каучук – это природный полимер, молекулярная формула его – (С₅Н₈)n)

- Напишите структурные формулы изомеров состава С₅Н₈ (учащиеся выполняют задание).

 - Ребята, вы написали несколько изомеров, а какая из формул соответствует мономеру каучука? Давайте обратимся к учебнику и найдем ответ на этот вопрос. (Макромолекулы каучука образованы молекулами изопрена).

- Какое строение молекулы может объяснить эластичность каучука? (Молекулы каучука хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свернуты в клубки, при растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее)

• Физические свойства каучука

Проблемный вопрос.  В 1823 г. на полках магазинов появились первые макинтоши (плащи), а за ними и галоши, и шапки. Бойко шла торговля, от покупателей не было отбоя, со счастливыми лицами они уносили из магазинов обновки. Прошло не­много времени, и те же покупатели опять брали магазины приступом. В суды посыпались заявления. Покупате­ли требовали вернуть деньги. Как вы считаете почему? (На основании собственного опыта ученики формулируют  физические свойства каучука. Ученики должны прийти к выводу, что при нагревании каучук теряет упругость и становится мягким и липким. При сильном охлаждении - становится хрупким.)

Записывают свойства в тетрадь.

Натуральный каучук – аморфное, способно кристаллизоваться твёрдое тело.

Эластичность (упругость) – способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Наряду с эластичностью, каучук так же пластичен, – он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Другими словами пластичность – это способность к необратимым деформациям.

При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде твёрдым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет.

Каучук – хороший диэлектрик, он имеет низкую водопроницаемость и газопроницаемость.

Каучук в воде практически не растворяется. В этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а затем растворяется. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше, чем теплопроводность стали.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

Синтетический каучук

Первым синтетическим каучуком, прошедшим испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук, полученный  по методу С. В. Лебедева. Из первых килограммов продукции, полученной на опытном заводе в 1931 г., была изготовлении шина. Её поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она верой и правдой прослужила 16 тыс. км пробега.
   В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен и др.

Демонстрация образцов каучука

 Применение: изготовление мягких водопроводных шлангов, изготовление автомобильных камер и шин, транспортёрных лент, дорожных покрытий, специальной одежды и др.
Синтетические каучуки являются одним из основных продуктов химической промышленности. Из них изготовляют около 50 тыс. различных изделий, а мировое производство каучуков приближается к 10 млн. т в год.

Производство резины

   Вернемся к истории. Производители каучуковых изделий были в отчаянии. Им грозило разорение, и они обещали крупную премию тому, кто спасет их. Изобретатели многих стран вы­звались «приучить» каучук к теплу и холоду. В мастерских и лабораториях закипела ра­бота: экспериментаторы смешивали каучук то с одними, то с другими веществами, но он по-прежнему оставался липким в жару и ломким на морозе. Известный ученый Гудьир открыл способ вулканизации каучука – превращения его в резину путем нагревания с серой, что позволило получать прочную и упругую резину.

При этих условиях атомы серы присоединяются к двойным связям макромолекул каучука и «сшивают» их, образуя дисульфидные «мостики». В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве — как бы длину, ширину и толщину.

Поэтому резина обладает еще лучшей эластичностью, в этом с ней не может сравниться никакой другой материал; она прочнее каучука и более устойчива к изменению температуры.

Какие добавки нужны для получения резины?

Ускорители вулканизации улучшают свойства вулканизаторов, сокращают время вулканизации.

Активаторы ускорителей вулканизации облегчают реакции  взаимодействия  всех компонентов резиновой смеси. В основном, в качестве активаторов применяют оксид цинка ZnO.

Антиокислители (стабилизаторы, противостарители) вводят в резиновую смесь для предупреждения «старения» каучука.

Наполнители — повышают  физико-механические свойства резин: прочность, износостойкость, сопротивление истиранию. К наполнителям относятся различные типы саж (технический углерод), минеральные вещества (мел CaCO3, BaSO4, гипс, тальк, кварцевый песок SiO2).

Пластификаторы (смягчители) — вещества, которые улучшают технологические свойства резины. Введение пластификаторов повышает динамическую выносливость резины, сопротивление «стиранию». В качестве пластификаторов используются продукты переработки нефти (мазут, гудрон, парафины), вещества растительного происхождения (канифоль), жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) и другие.

Применение резины. Прием «Мозговой штурм»

Резиновые изделия применяют в технике для изоляции проводов, изготовления различных шин, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров: обуви, искусственной кожи, прорезиненной одежды, медицинских изделий.

V. Систематизация знаний  

Составить «Диаграмму Венна».

Это графический способ, который используется, для сравнения понятий.  Детям не обходимо вписать отличительные свойства каучука и резины и выявить общие.

Осмысление нового материала. Ученикам предлагается ответить на вопросы.

1. Как южноамериканские индейцы производили резиновую обувь? (Южноамериканские индейцы для получения резиновой обуви просто обмакивали ноги в свежий сок гевеи — растения, из которого получают каучук. Застывая, сок превращался в непромокаемые «галоши».)

2. Почему  Бибендум —  символ компании Michelin с конца 19 века — является белым, а не чёрным?(Изначально автомобильные шины, а также другие составляющие авто, например резиновые коврики в салон, были белыми или бежевыми, и только в 1912 году приобрели привычный нам чёрный цвет, так как производители начали добавлять к резиновой основе Карбон как консервирующий и стабилизирующий элемент. Именно поэтому Бибендум — один из старейших всемирно известных торговых знаков, символ компании Michelin с конца 19 века — является белым, а не чёрным.)

VІ.  Рефлексия.

В начале урока вы работали в парах с утверждениями. Ещё раз оцените их, сравните свои знания до и после урока. Обсуждение результатов.

 Утверждения:

1.      Способ добычи натурального каучука аналогичен способу собирания березового сока.    +
2.   Каучук – это белок.                -
3.   Каучуконосные растения могут произрастать в Украине.  +
4.    Имя римского бога Вулкана тесно связано с процессом получения резины из каучука.   +
5.  При производстве резины используют сажу.  +
6. Синтетический каучук впервые был получен в XVII веке.  –

VІI. Домашнее задание

Представьте мир без резины и каучука. Опишите его.

Найдите информацию о вторичном  использование изделий из резины.

Джерела:

https://www.e-reading.club/chapter.php/88413/25/Titarenko_-_Shpargalka_po_organicheskoii_himii.html

http://e-plastic.ru/specialistam/%D0%9A%D0%B0%D1%83%D1%87%D1%83%D0%BA//

http://www.openclass.ru/node/253679

http://www.myjulia.ru/article/129354/