Формирование основных понятий о высокомолекулярных веществах в курсе средней школы с экологической составляющей (стр. 5 из 10)
Полимеры – высокомолекулярные соединения, вещества с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов), в которых атомы, соединенные химическими связями, образуют линейные или разветвленные цепи, а также пространственные трехмерные структуры. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие органические вещества. Большое число полимеров получают синтетическим путем на основе простейших соединений элементов природного происхождения путем реакций полимеризации, поликонденсации, и химических превращений.
1.Значение высокомолекулярных соединений.
2.Основные понятия (например, реакций полимеризации этилена):
мономер, полимер, структурное звено, степень полимеризации.
3. Геометрическая структура или форма макромолекулы полимеры:
линейная, разветвленная, пространственная.
4. Характеристика молекулярной массы полимера.
5. Свойства полимеров:
высокая механическая прочность, не имеют определённой температуры плавления и кипения, отсутствие летучести, вязкость растворов, нерастворимость в воде.
6. Способы получения (синтеза) полимеров:
а) Реакция полимеризации; б) Реакция поликонденсации
1. Полимеризация - это процесс образования высокомолекулярных соединений по цепному механизму без выделения низкомолекулярного соединения.
2. Полиприсоединения - это процесс образования высокомолекулярных соединений по ступенчатому механизму без выделения низкомолекулярных продуктов.
3. поликонденсация – это получение высокомолекулярного соединения по ступенчатому механизму с выделением низкомолекулярного продукта.
7. Экологические проблемы, связанные с полимерами.
Синтетические полимеры имеют определенные преимущества по сравнению с другими материалами (например, древесиной или сталью), поэтому они находят широкое практическое применение. Однако ликвидация отходов, содержащих синтетические полимеры, представляет чрезвычайно серьезную экологическую проблему. Например, при сжигании поливинилхлорида на мусоросжигательных заводах могут образовываться диоксины и выделяться тяжелые металлы. Кроме того, синтетические полимеры имеют низкую термостойкость, при нагревании они разлагаются с образованием токсичных продуктов. Некоторые синтетические полимеры выделяют вредные для здоровья пары (особенно фенолформальдегидные смолы, используемые в качестве связывающих веществ в древесно-стружечных плитах и покрытиях).
Знаете ли вы что…
1. Сложность повторного использования резины из старых шин связана с тем, что она вулканизированная.
Американские ученые обнаружили в горячих источниках Йеллоустонского национального парка бактерии, которые способны переваривать серные мостики в вулканизированной резине. Получается сырая резина, которая в количестве до 20 % можно вводить в массу для изготовления новых шин.
2. Применение отслужившим шинам свое автомобильным шинам нашла австралийская фирма «Марвел-Линк». Там из старых шин делают резиновый порошок, который можно использовать тремя способами. Во-первых, порошок из старой резины можно в количестве до 50 % добавлять в новую резину при изготовлении новых шин. Во-вторых, после специальной обработки такой порошок сильно поглощает нефть и может использоваться для сбора нефти, разлитой при разных авариях, в том числе и с поверхности воды. В-третьих, резиновым порошком можно засыпать городские свалки, ведь сейчас для этого тратится ценный стройматериал – крупный карьерный песок.
8.Общий вывод по уроку.
III. Закрепление знаний по пройденной теме (5 мин.).
1.Задание на дом.
Записи в тетради, упражнения 1-3.
2. Фронтальная беседа.
а) Почему структурным звеном полиэтилена считают − CH2 − CH2− , а не − CH2 − ?
б) Широко распространённый полимер полихлорвинил (поливинилхлорид) имеет строение:
Найдите структурное звено полимера и определите структурную формулу мономера.
в) Полиэтилен с молекулярной массой около 500 представляет собой вязкую жидкость. Вычислите степенью полимеризации такого полиэтилена.
Урок 2. Тема. Синтетические волокна
Цель урока: 1. Обобщить и углубить знания учащихся о волокнах, их классификации, строении, свойствах. Ввести понятие синтетических волокон.
Научить записывать в общем виде уравнения получения синтетических волокон 3. Научить учащихся сравнивать, обобщать, высказывать суждение о свойствах веществ на основе их строения.
Тип урока: лекция.
Ход урока
I. Подготовка к восприятию нового материала.
Фронтальная беседа.
1. Как классифицируют волокна?
2. Какие вы знаете волокна? Каковы их свойства? Где они применяются?
II. Изучение нового материала.
1. Кратко о классификации волокон.
Демонстрация: «Коллекция волокон», «Образцы синтетических волокон».
2. Синтетическое волокно – лавсан: объяснить его название, сырьё, свойства и применения.
3. Синтетическое волокно – капрон: сырьё, свойства и применения.
III. Закрепление новых знаний.
1.Задание на дом.
Записи в тетради, упражнения 1-2, подготовка к практической работе.
Для практической работы перечертить таблицу, только написать полиэтилен, поливинилхлорид, фенол-формальдегидные смолы, капрон, полистирол. Для волокон – таблица, выписать хлопок, шерсть, лавсан, капрон.
2.Фронтальная беседа:
Самостоятельная работа по карточкам (на 10 мин.) по одному вопросу.
Карточка №1. Широко распространённый полимер полихлорвинил (поливинилхлорид) имеет строение:
Найдите структурное звено полимера и определение структурную формулу мономера.
Карточка №2. Какими признаками должны характеризоваться вещества, вступающие в реакции: а) полимеризации; б) поликонденсации? Приведите примеры.
Карточка №3. Опишите свойства полиэтилена и полипропилена. Где они применяются?
Урок 3. Тема. Распознание пластмасс и химических волокон.
Тип урока: Практическая работа
Цель урока: 1. Закрепить и углубить знания учащихся о пластмассах и химических волокнах. 2.Научить умению определять пластмассы и химические волокна, соблюдать правила по технике безопасности при работе с органическими веществами.
Ход урока
I. Подготовка к выполнению практической работы.
1. Беседа учителя о правилах по технике безопасности при работе с органическими веществами. 2. Порядок выполнения работы (беседа).
II. Проведение практической работы.
Для проведения практической работы использовать, свои таблицы и практическую работу, в учебнике для 11 класса [1].
Распознавание пластмасс следует начать с внешнего осмотра, а затем перейти к исследованию их отношения к нагреванию и горению. Потом испытывают действие на них растворителей.
Распознавание волокон начинают с их сжигания. При этом прослеживают, с какой скоростью происходит горение, исследуют запах продуктов разложения, свойства остатка, который образуется после горения. Затем проверяют действие на волокна кислот, щелочей и растворителей.
Например, в отдельных пакетах под номерами разложены разные пластмассы: № 1– поливинилхлорид; № 2 – полиэтилен; № 3 – полистирол; № 4 – фенол-формальдегидная пластмасса; №5 –капрон. В других пакетах под номерами – образцы волокон: № 1 – шерсть; № 2- хлопок; № 3 – вискоза; № 4 – ацетатное волокно; № 5 – лавсан. Учащиеся берут из каждого пакета образцы волокон и пластмасс и исследуют их (по продуктам сжигания, действию кислот, щелочей и т. д.). После определения данного образца они ставят соответствующий номер в своей таблице.
2. Приведение в порядок своего рабочего места. Выводы по работе, необходимые записи.
III. Закрепление знаний, умений, навыков.
Подготовка к следующей теме.
3.2 Задачи
Важную роль в процессе подготовки к экзамену по химии играют задачи. Их решение способствует неформальному усвоению теоретического курса. Они включаются в экзаменационные билеты. При этом мы будем рассматривать некоторые наиболее типовые задачи с решениями [5, 11, 12].
1. Углеводород А, который легче воздуха, присоединяет в присутствии хлорида ртути (II) хлороводород и превращается при этом в вещество В, которое при определенных условиях образует вещество С, имеющее тот же качественный и количественный состав, но гораздо большую относительную молекулярную массу. Приведите формулы веществ А, В, С. Напишите уравнение реакций.
Ответ:A - C2H2,, B - CH2=CHCl, C - (-CH2-CHCl-)n .
2. Составьте уравнение реакции полимеризации углеводорода C4H8 с разветвленным углеродным скелетом.
Ответ:n(CH3)2C=CH2→(-CH2-C(CH3)2-)n .
3. Напишите уравнение между бутадиеном и стиролом, приводящее к образованию полимера регулярного строения.
Ответ:nC6H5CH=CH2+nH2C=CH-CH=CH2→(-CH2-CH(C6H5)-CH2-CH=
=CH-CH2-)n .
4. Исходя из неорганических веществ, получите полимер с четырьмя атомами углерода в элементарном звене.
Ответ:CaO→CaC2→C2H2→HCºC-CH=CH2→H2C=CH-CH=
=CH2→(-CH2CH=CHCH2-)n .
4. Предложите способы получения из этанола двух полимеров с разным числом атомов углерода в элементарном звене.