Конспект урока по химии для 11 класса "Полимеры"

Урок №8 24.10.2022

Тема: Полимеры

Цели: Обобщение сведений о строении, свойствах, классификации, получении и применении полимеров.

Задачи: Образовательные: познакомить учащихся с разнообразием пластмасс и изделий из них; систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о составе, способах получения и применения пластмасс. Воспитательные: воспитывать любознательность, чувство ответственности, стремление добиваться победы; формирование основ научного мировоззрения; формировать интерес к предмету.Развивающие: развитие выделения главного в тексте учебника; развивать творческие способности учащихся (творческие домашние задания); развитие памяти, внимания.

Тип урока: изучение нового материала. 

Метод обучения: словесно-логические (объяснение, эвристическая беседа), наглядные (таблица), практические (работа по карточкам – заданиям, по таблице).

Ход урока

1. Организационный этап.

2. Актуализация знаний. Самостоятельная работа.

3. Основной этап (усвоение новых знаний и способов действий).

Особую, очень важную, группу органических веществ составляют высокомолекулярные соединения (полимеры). Масса их молекул достигает нескольких десятков тысяч и даже миллионов.

Полимеры - это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из множества повторяющихся одинаковых структурных звеньев. Молекула полимера называется макромолекулой.

1. Классификация полимеров.

Рассказ с презентацией

«Классификация полимеров по происхождению».

В зависимости от происхождения различают природные и химические полимеры. Природные полимеры встречаются в природе. К ним относятся крахмал, целлюлоза, клетчатка, белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук.

Химические полимеры получают с помощью химических реакций из различных органических веществ. Химические полимеры в свою очередь подразделяют на искусственные и синтетические.

Искусственные полимеры получают на основе природных полимеров путем химической модификации. К таким полимерам относят: вискозу, целлулоид, ацетатное волокно. Исходным веществом, для получения названных полимеров, является целлюлоза.

Синтетические полимеры получают из органического сырья (нефть, газ, каменный уголь) с помощью различных химических процессов. Синтетические полимеры являются результатом работы химиков. К синтетическим полимерам относятся: полиэтилен; полипропилен; полистирол; фенолформальдегидные полимеры; синтетические волокна (лавсан, нитрон, капрон, хлорин); синтетические каучуки. Синтетические полимеры можно выделить в две группы, по способу получения, полимеризационные и поликондесационные.

«Классификация полимеров по отношению к нагреванию».

Понятно, что превращать в готовые изделия удобнее те пластмассы, которые обратимо твердеют и размягча­ются. Это так называемые термопласты, или термо­пластичные полимеры, которые сохраняют свою пластичность после нагревания. Их можно рационально об­рабатывать и перерабатывать методом литья под давле­нием, вакуумной формовки, профильным прессованием. К термо­пластичными полимерам относят: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, кап­рон.

Если же в процессе формования изделия происходит сшивка макромолекул и полимер, твердея, приобретает сетчатое строение, то это вещество уже нельзя возвра­тить в вязкотекучее состояние нагреванием или раство­рением. Такие полимеры называют термореактив­ными или реактопласты. Реактопласты теряют свою пластичность при нагревании. Кроме фенолоформальдегидных полимеров, к ним относят карбамидные и полиэфирные смолы.

«Классификация полимеров по форме макромолекул».

Макромолекулы полимеров могут иметь различную геометрическую форму в зависимости от строения основной цепи. Поэтому по форме макромолекул полимеры бывают линейными, разветвленными и пространственными (трехмерными).

Структурные звенья линейных полимеров соединены в длинные цепи последовательно друг за другом. Такую структуру имеют: полиэтилен (низкого давления), полипропилен, поливинилхлорид, синтетические волокна.

Разветвленную структуру имеют полиэтилен (высокого давления), синтетические каучуки. Синтетические каучуки в зависимости от пространственной конфигурации структурных звеньев разделяют на стереорегулярные и нестереорегулярные. Стереорегулярные полимеры, такие в которых структурные звенья в цепи чередуются в строго определенном порядке. Нестереорегулярные полимеры, такие в которых структурные звенья в цепи чередуются произвольно. Стереорегулярность влияет на такое важнейшее свойство каучуков, как эластичность.

Пространственную структуру, при которой линейные молекулы соединены между собой химическими связями имеют: фенолформальдегидные полимеры, резина(трехмерная структура образуется при вулканизации каучука)

Способы образования полимеров.

Синтез полимеров из низкомолекулярных соединений (мономеров) основан на реакциях двух типов: полимеризации и поликонденсации.

Реакция полимеризации - это химический процесс соединения множества молекул мономеров в крупные молекулы полимеров.

Например, полипропилен получают из пропилен СН₂=СH–CH₃, который является мономером:

n СН₂ = СH  (СН₂  СH)n

 

CH₃ CH₃

Пропилен (пропен) полипропилен

Мономер – вещество, из которого образуется полимер.

Структурное звено – повторяющаяся группа атомов.

n-степень полимеризации.

Реакция поликонденсации - это процесс образования полимеров из множества молекул мономеров, которые сопровождаются выделением побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

nC₆H₁₂O₆ → (C₆H₁₀O₅)n + H₂O

глюкоза крахмал

Кроме того, следует отметить, что некоторые полимеры получают не из мономеров, а из других полимеров, используя химические превращения макромолекул. (Например, при действии азотной кислоты на природный полимер целлюлозу получают новый полимер - тринитратцеллюлозы).

[C₆H₇O₂(OH)₃]n + 3nHNO₃  [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n + 3nH₂O

целлюлоза тринитратцеллюлоза

Полимеры используют для изготовления на их основе пластмасс, волокон и других материалов.

Пластмассы - материалы на основе высокомолекулярных веществ (полимеров). Помимо полимеров пластмассы, как правило, содержат и другие компоненты: пластификатора, наполнители и т. п. Наличие полимеров в составе пластмасс обусловливает ряд специфических свойств этих материалов.
Пластмассы подразделяются на термопластичные, изготовляемые на основе линейных полимеров, и термореактивные - на основе полимеров с пространственной структурой. Первые при нагревании приобретают пластичность, а при охлаждении вновь возвращаются в исходное состояние; вторые, будучи отверждены, при нагревании не переходят в пластическое состояние.
К пластмассам, применяемым в строительных конструкциях, относятся стеклопластики, оргстекло, винипласты, пенопласты, сотопласты, древесные пластики, синтетические клеи и др.

Эластомеры-полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами, т. е. способные к огромным (до многих сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры каучуки и резины.

Волокна-– протяженные, гибкие, прочные тела с малыми поперечными размерами, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий.

Волокна делят на натуральные (природные) и химические. Натуральные волокна могут быть растительного или животного происхождения. Химические волокна в свою очередь подразделяют на искусственные и синтетические.

Природные волокна:

Волокно растительного происхождения – хлопок, лен. Хлопковое волокно получают из субтропического растения – хлопчатника. Состав хлопкового волокна:

- целлюлоза – 96%

- пентозан – 1 – 2 %

- жиры и воска – 1%

- азотосодержащие и белковые вещества – 0,3%

- зола – 0,2 – 0,4%

Хлопковое волокно легкое, достаточно прочное, мягкое, гигроскопичное.

Волокна животного происхождения – шерсть и шелк.

Шелк вырабатывают многочисленные гусеницы и пауки.

Шерсть – волокна волосяного покрова овец, коз, верблюдов и других животных.

Искусственные волокна:

Наибольшее значение среди искусственных волокон занимают ацетатное и вискозное волокна, получаемые из древесной целлюлозы.Без предварительной обработки древесной целлюлозы из нее нельзя получить прочное волокно: ее необходимо перевести в растворимое состояние. Целлюлозу переводят в диацетат целлюлозы, действуя на нее уксусной кислотой. Раствор диацетата целлюлоза продавливают через фильеру с большим числом мельчайших отверстий. Нагретый воздух испаряет ацетон, а пучок тонких волоконец, выходящий из фильеры, скручивают в одну непрерывную нить. Так получают ацетатное волокно.

Синтетические волокна:

из синтетических волокон наибольший интерес представляют полиамидное волокно – полиамид – (капрон) и полиэфирное – полиэтиленгликольтерефталат (лавсан). Капрон получают из капролактала, который под воздействием воды размыкает цикл, образуя ε – капроновую кислоту. Из этой кислоты в результате поликонденсации образуется полимер линейной структуры:

n H2N – (CH2)5 – COOH → [- NH – (CH2)5 – CO -]n + (n-1)H2O

Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых (или разных) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.

4. Закрепление и применение знаний. Тест.

1. Группа атомов (-СН₂ – СН₂ -)_n является структурным звеном:

а) полиэтилена
б) полипропилена
в) поливинилхлорида

2. Ненужные, старые пластмассовые изделия я всегда буду:

а) сжигать
б) закапывать в землю или бросать в воду
в) сдавать в пункты переработки, когда они появятся в нашей стране, а до этого выбрасывать мусор в отведенное для этого место

3. Синтетическим является волокно:

а) вискоза
б) капрон
в) полиамидное

4. В результате реакции поликонденсации продукта – низкомолекулярным веществом, как правило, является:

а) вода
б) полимер
в) мономер

5. Неорганический полимер – поделочный камень:

а) сапфир
б) агат
в) топаз

5. Подведение итогов. Рефлексия.

6.Домашнее задание Изучить п. 8, конспект, письменно ответить на в. 5, 6, 7

Виды пластмасс и их маркировка