Урок «Термопластичные полимеры»

Тема урока: «Термопластичные полимеры»

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Форма урока: комбинированный урок.

Цель урока: продолжить знакомство с высокомолекулярными
соединениями на примере пластмасс, полученных на основе термопластичных полимеров; дать общую характеристику полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола и полиметилметакрилата.
Задачи:
а) образовательная – познакомить учащихся с особенностями
термопластичных полимеров, с их составом, свойствами, со способами их
получения и областями применения;
научить учащихся доказывать некоторые свойства этих пластмасс.

б) воспитательная - воспитывать ответственное отношение к выполнению
заданий, уверенность в себе при ответе у доски, воспитывать патриотизм.

в) развивающая – способствовать дальнейшему развитию
интеллектуальных умений и навыков, делать умозаключения, выводы;
расширить общий кругозор учащихся и развить их интерес к изучению
химии.

Методы:
а) словесные – рассказ, сообщения учащихся, фронтальная беседа,
индивидуальные ответы учащихся.
б) наглядные – работа с таблицами, работа с коллекцией полимеров, работа
с магнитными моделями структурных звеньев полипропилена,
демонстрация коллекций изделий из различных полимеров, работа с
кодограммой.
в) практические – выполнение лабораторной работы.

Оборудование и реактивы:
коллекция термопластичных полимеров в пробирках – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат;
флипчарт интерактивной доски.

образцы изделий из полиэтилена – изолированные электропровода, плёнка, обложки тетрадей и книг, крышки от пластиковых бутылок, ёмкости от шампуней и от отбеливателей, пробки, трубки, утеплитель для окон, канистры от моторного масла и тормозной жидкости, пакеты, тюбики от кремов, прищепки

образцы изделий из полипропилена – сантехнические изделия, пластиковые бутылки, пластиковая одноразовая посуда, пластиковые стаканчики от мороженого, от сливочного масла, от плавленного сыра, мешок для сахара из технической ткани, сумка из технической ткани, синтетическая верёвка.

образцы изделий из поливинилхлорида – искусственная кожа, линолеум, изолированные электропровода, клеёнка, обложки для книг, футляр для фломастеров.

образцы изделий из полистирола – пуговицы, линейки, мыльница, ёмкости от шампуней, ёмкости от кремов, упаковка от таблеток, от конфет, от мыла, от лекарственных препаратов, одноразовая пластмассовая посуда, корпуса гелевых и шариковых авторучек.

образцы изделий из полиметилметарилата – линзы, стёкла от часов, стекло от абажура настольной лампы, стекло от аквариума, бижутерия, пуговицы.

На столах учащихся: спиртовки, спички, пробиркодержатели, асбестовые кружки, штативы для пробирок, стеклянные палочки, кусочки изделий из полиэтилена, образцы пластмасс, тигельные щипцы, дистиллированная вода.

План урока

Организационный момент – 1мин.
Проверка знаний – 10 мин.
Изучение нового материала – 58 мин.
Закрепление – 20 мин.
Домашнее задание – 1мин.

Организационный момент:
Итак, на предыдущем уроке мы начали знакомство с химией высокомолекулярных соединений и изучили основные понятия химии ВМС. И прежде чем мы приступим к дальнейшему изучению ВМС, проверим, насколько хорошо вы усвоили изученный материал.

Проверка знаний:
Фронтальный опрос:
Дайте определение реакций полимеризации и поликонденсации и обьясните в чём сходство и различие этих реакций.
Каковы основные признаки веществ, вступающих в реакции полимеризации и поликонденсации? Назовите примеры таких реакций.
Что такое мономер и что называется структурным звеном полимера? В чём их сходство и различие?
Что такое макромолекула?
Что называется степенью полимеризации? Как её подсчитать?
Какую геометрическую форму имеют молекулы полимеров?
Что такое термопластичные и термореактивные полимеры?


3. Изучение нового материала:
Сегодня на уроке мы будем изучать полимеры, получаемые в реакциях полимеризации. Все эти полимеры относятся к группе термопластичных полимеров. Цель этого урока более подробно изучить состав, получения, свойства и практическое значение термопластичных полимеров.
В школьном курсе химии изучается пять таких полимеров: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и полиметилметакрилат. С их характеристикой мы будем знакомиться по плану.
Запишите его в тетради:
Формула и название мономера.
Уравнение реакции получения и структурное звено.
Физические и химические свойства.
Применение.
Первые два пункта характеристики мы будем записывать, с третьим пунктом будем знакомиться путём выполнения лабораторных и демонстрационных опытов, а по четвёртому пункту заслушаем отчёт групп, получивших заранее творческое задание.

Начнём с характеристики полиэтилена. Запишите заголовок


«Полиэтилен».
Мономер – этилен.
Уравнение реакции получения (нужно записать на доске – один ученик).
Не так давно эту реакцию осуществляли при высоком или при низком давлении и при строго определённой температуре. Сейчас полимеризацию полиэтилена и других термопластичных полимеров проводят при атмосферном давлении и при комнатной температуре в присутствии катализаторов – хлорида титана (II) и металлоорганического соединения – триэтилалюминия.
Синтезированный при этих условиях полиэтилен получается более термостойким и обладает большей механической прочностью. Это объясняется тем, что полимер приобретает строго линейную структуру, в нём меньше ответвлений и поэтому молекулы плотнее примыкают друг к другу. Т.е. опять на этом примере мы убеждаемся в выводе А.М.Бутлерова о том, что свойства веществ зависят от их строения.

Физические свойства: Посмотрите на образцы полиэтилена, находящиеся на ваших столах. Что вы можете сказать о его физических свойствах по внешнему виду?
Это твёрдое вещество белого цвета, в тонком слое он прозрачен и бесцветен. На ощупь это несколько жирное вещество, похожее на парафин. Его температура плавления 110 С. механическая прочность самая низкая среди термопластичных полимеров.
Отношение полиэтилена к нагреванию и его химические свойства мы изучим в ходе выполнения лабораторной работы.



Лабораторная работа «Изучение свойств полиэтилена».

Опыт №1. Кусочки полиэтилена (ПЭ) поместили в пробирку с водой.
Наблюдения: изменений не происходит.
Вывод: ПЭ устойчив к действию воды.

Опыт№2. Кусочек изделия из ПЭ слегка нагрели в пламени и стеклянной палочкой изменили его форму. Попробовали изменить форму изделия после охлаждения.
Наблюдения: в нагретом состоянии форма изменялась, в остывшем – нет.
Вывод: ПЭ обладает термопластичностью.

Опыт №3. Кусочек изделия из ПЭ подожгли.
Наблюдения: ПЭ горит голубоватым пламенем, распространяя запах расплавленного парафина.
Вывод: ПЭ при высокой температуре разлагается.

Опыт№4. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с бромной водой, б) с
раствором перманганата калия.
Наблюдения: окраска растворов не изменилась.
Вывод: ПЭ устойчив к действию окислителей.

Опыт№5. Поместили по 1 кусочку ПЭ в пробирки а) с конц. серной к-той,
б) с конц. азотной к-той, в) с раствором гидроксида натрия.
Наблюдения: в пробирках с серной кислотой и гидроксидом натрия без изменений, а в пробирке с азотной кислотой ПЭ постепенно растворяется.
Вывод: ПЭ устойчив к действию кислот и щёлочей, кроме азотной кислоты.

Итак, в ходе лабораторной работы мы выяснили, что ПЭ устойчив к действию воды, окислителей, а также к действию кислот и щёлочей, за исключением азотной кислоты. Кроме этих свойств полиэтилен является хорошим диэлектриком, обладает газонепроницаемостью. Все эти свойства обусловили его практическое использование. Сейчас мы заслушаем выступление первой группы исследователей, получивших задание найти образцы изделий из полиэтилена среди предметов быта по характеру его горения.


Выступление первой группы исследователей (демонстрация предметов).
Представитель группы рассказывает о том, какие предметы исследовались, каков был характер горения этих образцов веществ, каков был цвет пламени и запах при горении. Рассказывает о применении полиэтилена.

Дополнительные вопросы:

Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изоляции проводов?
Какое свойство полиэтилена используется при его применении в качестве упаковочного материала?
Какое свойство полиэтилена используется при его применении для изготовления ёмкостей для хранения моторного масла и отбеливателей?

«Полипропилен».

1. Мономер - пропилен
2. Уравнение реакции получения (один ученик у доски)

Но в этой реакции имеются свои особенности – в процессе полимеризации
молекулы пропилена могут соединяться между собой по- разному. Если в каждой
молекуле выделить начало – «голову» и окончание «хвост», то тот способ,
который мы сейчас написали, называется «голова – хвост». Но молекулы могут
соединяться также и в порядке «голова – голова» (демонстрация). Возможен
также и смешанный порядок соединения.
В том случае, когда молекулы пропилена соединяются в порядке «голова-хвост» образуется полимер с правильным чередованием метильных групп в молекуле – такой полимер называют стереорегулярным. Для получения таких полимеров применяются специфические катализаторы, оптимальную температуру и давление. В стереорегулярном полимере макромолекулы плотно прилегают друг к другу, силы взаимного притяжения между ними возрастают, что сказывается на свойствах. Запишем «Стереорегулярный полимер»- это полимер с правильным чередованием боковых радикалов в молекуле. Для полипропилена стереорегулярность может быть обусловлена двумя вариантами строения углеродной цепи в макромолекуле (демонстрация). В первом случае метильные группы расположены строго по одну сторону углеродной цепи, во втором случае метильные радикалы расположены по обе стороны углеродной цепи, но строго регулярно.

3.Физические свойства полипропилена во многом сходны со свойствами полиэтилена. Это тоже твёрдое вещество от белого до желтоватого цвета, жирное на ощупь (найдите образец полипропилена на вашем столе). Он также устойчив к воде, окислителям, кислотам и щёлочам, но более термостоек.
Температура плавления полипропилена 160 – 180С Полипропилен имеет большую механическую прочность. Все эти свойства влияют на его применение.
Послушаем сообщение второй группы исследователей.

Выступление второй группы исследователей (демонстрация предметов).

Дополнительный вопрос: Какое свойство полипропилена используется при изготовлении из него мешков и хозяйственных сумок?

Учитель: В последнее время из полипропилена изготавливается большое число сантехнических изделий и сами водопроводные трубы. Полипропилен обладает сверхвысокой прочностью на изгиб, сжатие и нагрузки в широком интервале температур.
Трубы из полипропилена для системы горячего водоснабжения получают с помощью радиационной технологии. Тонна таких труб экономит 5 тонн металла и в несколько раз повышает срок службы всей системы.

Учитель: Следующий полимер, характеристику которого мы будем составлять – это поливинилхлорид.

«Поливинилхлорид».

1.Мономер - винилхлорид или хлорвинил
2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).
3.Физические свойства: поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, имеет хорошие диэлектрические свойства и обладает большой механической прочностью.
На основе поливинилхлорида получают пластмассы двух типов: винипласт (жесткий полимер) и пластикат (мягкий полимер). О применении поливинилхлорида заслушаем отчёт третьей группы исследователей.

Выступление третьей группы исследователей (демонстрация предметов).
Демонстрационный эксперимент – горение ПВХ.

Дополнительный вопрос: Из какого типа пластмассы – их винипласта или из пластиката – изготовлена искусственная кожа, клеёнка, линолеум и изоляция проводов?

Учитель: Из винипласта готовят химически стойкие трубы, детали химической
аппаратуры, аккумуляторные банки.

«Полистирол».

Мономер - стирол
2.Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске).
Это тоже линейные молекулы, построенные по типу «голова – хвост».
3.Физические свойства: полистирол может быть прозрачным и непрозрачным, он обладает высокими диэлектрическими свойствами, химически стоек к действию щелочей и кислот, кроме азотной кислоты. О применении полистирола заслушаем отчёт 4 группы исследователей.

Выступление четвёртой группы исследователей (демонстрация предметов). Демонстрационный эксперимент – горение полистирола.

Учитель: Из полистирола готовят детали электро и радиоаппаратуры, декоративно-отделочные материалы – панели, облицовочные плиты, осветительную аппаратуру, посуду, детские игрушки. Также, путём добавления веществ-вспенивателей, из полистирола готовят пенополистирол, который часто называют пенопластом. Он используется как тепло- и звукоизоляционный материал в строительстве, в холодильной технике, в мебельной промышленности. Служит для упаковки транспортируемых приборов, пищевых продуктов и для изоляции трубопроводов.

«Полиметилметакрилат».

Мономер – полиметилметакрилат – метиловый эфир метакриловой кислоты
Уравнение реакции получения (один ученик пишет на доске)
Физические свойства – полиметилметакрилат это твёрдое, бесцветное, прозрачное и светостойкое вещество, не разбивающееся при ударе, устойчивое к действию кислот и щелочей. Из-за прозрачности он получил название «органическое стекло». В отличие от обычного силикатного стекла оргстекло легко поддаётся механической обработке и подвергается склеиванию.
О применении полиметилметакрилата заслушаем сообщение пятой группы исследователей.

Выступление пятой группы исследователей (демонстрация изделий из полиметилметакрилата). Демонстрация горения полиметилметакрилата.

Учитель: Из полиметилметакрилата изготавливают светотехнические изделия, линзы, увеличительные стёкла, он используется в лазерной технике, для остекления самолётов, автомобилей, судов.

III.Закрепление.

А теперь вам предстоит выполнить самостоятельную работу, пользуясь материалом о полимерах, который находится на каждом столе – вы должны составить характеристику полимеров и занести данные в таблицу. Внешний вид будете записывать на основе наблюдений образцов полимеров имеющихся на ваших столах. Физические свойства: запишите плотность, температуру размягчения и механическую прочность на разрыв. Значение степени полимеризации подсчитаете на основе данных об относительной молекулярной массе.

IV. Домашнее задание: закончить составление конспекта.
Использованная литература:

1.Хомченко Г.П. «Пособие по химии для поступающих в ВУЗы», М., «Новая
волна», 1998.
2. Брейгер Л.М. «Поурочные планы. 10 класс», Волгоград, изд-во «Учитель»,
2001.
3.. Иванова Р.Г., Каверина А.А., Корощенко А.С. «Уроки химии», М.,
«Просвещение», 2002.
4. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. «Органическая химия», М., «Химия», 1989 г.

Заголовок 115