Общие понятия о химии высокомолекулярных соединений

Тема: Общие понятия о химии высокомолекулярных соединений: мономер, полимер, структурное звено, степень полимеризации, средняя молекулярная масса. Пластмассы, синтетические каучуки.

Цели урока: Обучающие: Дать понятие учащимся о высокомолекулярных синтетических соединениях, способах получения и св-ах высокомолекулярных соединений в развитии всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и связи.Ознакомить с особенностями строения молекул высокомолекулырных соединений, их классификацией, показать взаимосвязь строения и свойств веществ; рассмотреть практическое значение некоторых высокомолекулырных соединений.

Развивающие: Развитие познавательных интересов, коммуникативных качеств.

Воспитательные: Воспитывать культуру общения через работу в паре, воспитывать у учащихся внимание, инициативу, воспитание культуры умственного труда.

Оборудование: презентация «Высокомолекулярные соединения», мультимедийный подиум с широкоформатным жидкокристаллическим экраном.

План урока:

1. Организационный момент. Психологический настрой.

2. Проверка Д/З

3. Изучение новой темы

1. Классификация пластмасс.

2. Классификация волокон.

3. Получение сырья для синтетических волокон.

4. Формование волокна.

5. Отделка волокна.

6. Применение синтетических волокон.

7. Каучуки.

8. Строение, свойства, применение каучуков

4. Закрепление нового материала.

5. Подведение итога урока.

Ход урока:

1.Организационный момент. Вступительное слово преподавателя.

2.Проверка Д/З

3.Изучение новой темы:

Новый материал: Рассказ учителя - Сегодня мы изучаем тему: Высокомолекулярные вещества. Раньше о них кратко упоминалось. Синтетические высокомолекулярные в -ва - это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки, которые приобретают все большее значение в развитии всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта, связи. Они важный фактор ускорения научно - технического прогресса в стране; с ними мы постоянно имеем дело в нашей трудовой деятельности, в повседневной жизни. Н - р, Пластмассы: «Пластмассами наз. Материалы изготовляемые на основе полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения.

Слайд №3 ( Пластмассы)

Слайд №4

Их классифицируют: (Классификация пластмасс)

1 - по применению,

2 - по совокупности параметров эксплуатационных свойств,

3 - по значению отдельных параметров эксплуатационных свойств

По масштабу производства они занимают 1-ое место среди полимерных материалов. В них сочетаются большая механическая прочность, малая плотность, высокая химическая стойкость, хорошие теплоизоляционные и электроизоляционные св-ва и т.д. Пластмассы производятся из доступного сырья, они легко поддаются переработке в самые разнообразные изделия. Все это обусловило широкое использование их во всех отраслях народного хозяйства и техники, в повседневной жизни. Кроме полимера (называемого часто смолой) в пластмассах почти всегда содержатся другие компоненты, придающие материалу определенные качества. Полимерное в-во для них является связующим. В пластмассы входят: наполнители (древесная мука, ткань, асбест, стекловолокно и т.д) улучшают их механические св-ва. Пластификаторы (н-р, высококипящие сложные эфиры) повышающие эластичность, устраняющие хрупкость. Красители сообщающие материалу требуемую окраску и др. в-ва.

Слайд 5. Новости химической науки:

В украинском НИИ пластмасс разработаны термопластические материалы формопласт - Э и формопласт ТЭП, которые применяются при изготовлении эластичных прессформ для формования моделей из гипса, эпоксидных смол, воска и парафина. Эти формы очень эластичны, устойчивы к действию влаги, пригодны для многократного использования без ухудшения литьевых св-в, они сохраняют свою форму при длительном хранении.

Слайд 6. Волокно.

Классификация волокон (Слайд № 7)

Волокна

Природные Химические

Растит. происх Животного происх Искусственные Синтетические

Вата Шерсть.щелк Вискоза, медноаммиачн ацетаты Нитрон, лавсан, капрон, анид ит.д

(Слайд № 8)

Изготовление волокон и тканей - вторая обширная область народного применения синтетических высокомолекулярных веществ. Кроме волокон, выпрядаемых непосредственно из природных материалов (льна, хлопка, шерсти) получают искусственные волокна. Примером их является ацетатное волокно . Но его тоже готовят из природного полимера целлюлозы. Только ее предварительно подвергают химической обработке, чтобы сделать растворимой, а затем из раствора формуют нити. Проиводство искусственных волокон не может покрыть все возрастающую потребность в волокнистых материалах. Возникла необходимость получать волокна из синтетических высокомолекулярных соединении. В отличие от искусственного волокна получаемые из синтетических полимеров наз. Синтетическими. Синтетические волокна - это химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера (полиамида, полиэфира, полиолефина), либо из раствора полимера (полиакрилонитрила, поливинилхлорида, поливинилового спирта) по сухому или мокрому методу. Полимеры синтезируют из продуктов переработки нефти, газа и каменного угля (бензола, фенола, этилена, ацетилена, аммиака, синильной кислоты), которые в огромных количествах получают на химических заводах. Меняя состав исходных продуктов, можно варьировать строение и свойства синтетических полимеров и получаемых из них волокон. Cинтетические волокна. Карбоцепные (содержат в цепи макромолекулы только атомы углерода) Полиакрилонитрильные (нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла) Полипропиленовые (геркулон, ульстрен, найден, мераклон) Поливинилхлоридные (хлорин, саран, виньон, ровиль, тевирон) Полиэтиленовые (спектра, дайнема, текмилон) Поливинилспиртовые (винол, мтилан, винилон, куралон, виналон)Гетероцепные (содержат в цепи макромолекулы кроме атомов углерода атомы других элементов): Полиэфирные (лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элана, тергаль, тесил)Полиуретановые (спандекс, лайкра, вайрин, эспа, неолан, спанцель, ворин) Полиамидные (капрон, найлон-6, перлон, дедерон, амилан, анид, найлон-6,6, родиа-найлон, ниплон, номекс). Характеристика синтетических волокон.

Полиамидные - капрон, анид, энант - отличаются высокой прочностью при растяжении, стойки к истиранию, многократному изгибу химически - и морозоустойчивые Полиэфирные - лавсан - прочность ниже. Разрушается под воздействием на него кислот. Волокно является термостойким. Обладает низкой теплопроводностью и большой упругостью, что позволяет получать из него изделия хорошо сохраняющие форму, имеют малую усадку Полиакрилонитрильные - нитрон- по внешнему виду напоминает шерсть. Обладает высокой прочностью. Изделия после стирки хорошо сохраняют форму. Не требуют глажения. Поливинилхлоридные -хлорин -характерна высокая химостойкость, негорючесть, невоспламеняемость и высокие электроизоляционные свойства, обладает способностью накапливать электростатические заряды, поэтому его используют для изготовления лечебного белья Поливинилспиртовые - мтилан - обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов

Лавсан. Волокно Лавсан -обладает большой прочностью, износостойкостью, свето и термостойкостью.Оно - хороший диэлектрик, устойчиво к действию кислот и щелочей. Лавсан обеспечивает прочность, износостойкость изделия, другие волокна - его гигиеничность. Ткани из лавсана (или с лавсаном) характеризуются несинаемостью, что повышает их потребительские качества. Высокая прочность лавсана позволяет готовить из него изделия технического назначения - канаты, транспортерные ленты, фильтровальные ткани, пожарные рукава. Сравнительно высокая термостойкость позволит использовать технические изделия из лавсана в довольно широких интервалах температур (от -70 до -170)

Производство синтетических волокон. Получение сырья и его предварительная обработка. Приготовление прядильного раствора (расплава). Формование волокна. Вытягивание и термообработка волокна. Отделка сформованного волокна. Получение сырья для синтетических волокон Сырье для синтетических волокон получают путем реакций синтеза (полимеризации и поликонденсации) полимеров из простых веществ (мономеров) на предприятиях химической промышленности. Предварительной обработки это сырье не требует. Для производства волокон используются газы и продукты переработки каменного угля и нефти.Полимеризация - это процесс получения полимеров путём последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру на конце растущей цепи. Молекула мономера, входя в состав цепи, образует её мономерное зерно. Число таких звеньев в макромолекуле называется степенью полимеризации.Поликонденсация - это процесс получения полимеров из би- или полифункциональных соединений (мономеров), сопровождающийся выделением побочного низкомолекулярного вещества (воды, спирта, галогеноводорода и др.). nСН2=СН2 (- СН2 - СН2 - )n …+ Н NН-СН(R)-СООН+ … Н NН-СН(R)-СООН+… …-NН-СН(R)-СО- NН-СН(R)-СО-… + nН2О

Формование волокна.

Прядильный раствор продавливают через фильеру -цилиндр из нержавеющей стали, в донышке которого имеются отверстия диаметром 0,06-0,08 мм, в ванну с водным раствором серной кислоты и ее солей. Количество отверстий в фильере определяется толщиной нити, например для получения нити толщиной от 11,1 текс (№90) до 22,2 текс (№45) должно быть от20 до 120 отверстий. После продавливания через фильеры волокно подвергается вытяжке и тепловой обработке в горячей ванне или паром. Вытягивание волокна на пути от ванны до приемного механизма - необходимое условие получения нити с определенными свойствами

Отделка волокна.

Сформованные из одной фильеры нити соединяются в комплексные и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате этого нити становятся более прочными благодаря лучшей ориентации их макромолекул вдоль оси, но менее растяжимыми вследствие большей распрямляемости их макромалекул. После вытягивания нити подвергаются термофиксации, где молекулы приобретают более изогнутую форму при сохранении их ориентации. Отделка нитей проводится с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им некоторых свойств (белизны, мягкости, шелковистости, снятия электризуемости). После отделки нити перематываются в паковки и сортируются

Применение синтетических волокон .

Каждое синтетическое волокно обладает присущими ему свойствами, благодаря чему их применяют в различных отраслях народного хозяйства как для выработки технических изделий, так и для бытовых целей. В настоящее время большим спросом пользуются многие ткани из искусственных и синтетических волокон: блузочные и платьевые ткани из вискозного и капронового волокна, разнообразные крепы, штапельные габардины, ткани из смеси шерсти с вискозным и капроновым штапельным волокном, искусственный каракуль (черный, коричневый и серый), искусственный мех, ковровые изделия, чулочно-носочные изделия, белье лечебное и др. Применение химических волокон значительно расширило ассортимент тканей и текстильных изделий. Искусственные и синтетические волокна отличаются по своим свойствам от природных; знание этих свойств необходимо для правильной эксплуатации изделий и увеличения срока их службы.

Каучуки

Еще одним чудом можно назвать открытие и использование каучука и резины.

Рассказ ученика.

У островов Гаити во время путешествия (1493) испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших плотным мячом. Мяч был изготовлен из сплошной твердой массы, но при встрече с препятствиями, отскакивал от них, как живой. Такие мячи индейцы делали из смолы, которую называли «каучу» (от слов каа - дерево и о-чу - плакать). Если сделать надрезы на стволе гевеи, то начинают выделяться капли жидкости - латекс. Если собрать латекс и нагреть, то эта жидкость превращается в темную тяжелую и упругую массу - каучук. Латексом индейцы Южной Америки шпаклевали каноэ, жгли в факелах.

Каучук натуральный - эластичный материал, получаемый коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. (слайд 14)

Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают. Гевея бразильская дает 95% мирового производства натурального каучука.

натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину.

Применение каучука.

Шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

А знаете ли, вы, чтобы современный автомобиль вышел из ворот завода, нужно 250 кг каучука; на каждый самолет в среднем уходит 600 кг, а на оборудование крупного военного корабля - почти 70 т каучука.

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.

Возникает вопрос, почему мы говорим резиновые сапоги или резиновые шины, а не каучуковые?

Американский изобретатель Чарлз Гудьир обнаружил, что нагретый в присутствии серы каучук не размягчался, а приобретал высокую эластичность. Такой каучук легко деформировался под действием небольших нагрузок и легко восстанавливал свою форму после их снятия. Это произошло в 1839 г., а в 1844 г. изобретатель запатентовал полученный им вулканизированный каучук, который уже не был обычным каучуком. Это был новый продукт - кожеподобный материал - резина. Резина содержит около 5% серы. Если содержание серы увеличить до 30 - 40% и выше, то такой каучук становится твердым, приобретая высокую прочность. Эта твердая резина называется эбонитом.

Какова же химическая сущность процесса вулканизации? При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи

Запишем в тетрадь: продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы). Натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину.

Закрепление

Контрольные вопросы:.

1. Природный каучук - линейный полимер:

А) бутадиена
Б) 2 - метилбутадиена
В) этилена
Г) ацетилена

2. Способ получения искусственного каучука разработал:

А) Д.И. Менделеев
Б) С.В. Лебедев
В) М.В. Ломоносов
Г) Н.Н. Зинин

3. Сырьё для получения бутадиена-1,3 по методу Лебедева:

А) бутен-1
Б) бутен-2
В) этиловый спирт
Г) этилен

4. Общая формула диеновых углеводородов:

А) СnH2n-2
Б) СnH2n
В) СnH2n+2
Г) СnH2n-6

5. Вулканизация - процесс нагревания каучука с:

А) серой
Б) песком
В) углеродом
Г) серной кислотой

Ответы: 1Б), 2Б), 3В), 4А), 5А).

Домашнее задание: § 23 стр. 114 - 116, упр. 5