Лабораторный опыт по темеЗнакомство с образцами пластмасс и каучуков
ГОБУ СПО ВО «Лискинский промышленно-транспортный техникум
им. А.К.Лысенко»
Профессии:__ 23.01.09 Машинист локомотива, 15.01.25 Станочник (металлообработка), 23.01.14 Электромонтер устройств сигнализации, централизации, блокировки, 43.01.06 Проводник на железнодорожном транспорте, 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы).
Дисциплина: _____________Химия_______________________________
Урок№11
Практическое занятие №2.
Раздел 1 «Органическая химия».
Тема 1.2 Углеводороды и их природные источники.
Лабораторный опыт №2
_Знакомство с образцами пластмасс и каучуков_
Наименование ЛО
Структура занятия:
1. Орг.момент. 2 мин.
2. Инструктаж об организации работы. 5 мин.
3. Закрепление изученного материала (повторение) 10 мин.
4. Выполнение упражнений, заданий. 20 мин.
5. Подведение итогов занятия, объявление оценок 5 мин.
6. Задание на дом: учебник Габриелян О.С. П 4. 3мин.
Цель работы:
___Познакомится с образцами пластмасс и каучуков и их применением.
Пояснения к работе
Полимеры – высокомолекулярные соединения, которые характеризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов. Молекулы полимеров, называемые также макромолекулами, состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Вследствие большой молекулярной массы макромолекул полимеры приобретают некоторые специфические свойства. Поэтому они выделены в особую группу химических соединений.
Получают полимеры из мономеров путем синтеза методами полимеризации или полконденсации. Отдельную группу также составляют олигомеры, которые по значению молекулярной массы
занимают промежуточное положение между низко молярными (мономерами) и высоко молярными соединениями.
Различают неорганические, органические и элементоорганические полимеры. Органические полимеры, в свою очередь, подразделяют на природные (натуральные каучук, шелк, шерсть, хлопок и т.д.), искусственные (получают путем химической обработки природных полимеров) и синтетические (синтетические полимеры, каучуки, волокна и т.д.). В настоящей теме рассматриваются в основном органические синтетические полимеры.
Рассмотрим получение полимеров методом полимеризации (полиприсоединение) - это реакция образования полимеров
путем последовательного присоединения молекул низкомолекуляр-
ного вещества (мономера). Большой вклад в изучении процессов полимеризации внесли отечественные ученые С.В.Лебедев,
С.С.Медведев и др. и зарубежные исследователи Г.Штаудингер, Г.Марк, К.Циглер и др. При полимеризации не образуются побочные продукты и соответственно элементный состав макромолекул не отличается от состава молекул мономеров. В качестве мономеров
используются соединения с кратными связями: C=C, C=N, C=C, C=O, С=С=О, С=С=С, C=N, либо соединения с циклическими группами, способными раскрываться.
В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей или раскрытие циклов у мономеров и возникновение химических
связей между группами с образованием макромолекул, например:
nCH2 = CH2 _(- CH2 – CH2 - )n nCH2 = CH _ ( - CH2 – CH - )n
этилен полиэтилен
nCH = CH _ (- CH = CH - ) C6H5 C6H5ацетилен полиацетилен стирол полистирол
nH2C = CH-CH = CH2 _ (- CH2 – CH = CH – CH2 - )n
бутадиен полибутадиен (бутадиеновый каучук)
По числу видов участвующих мономеров различают гомополимеризацию (один вид мономера) и с полимеризацию (два иболее видов мономеров).
Полимеризация — самопроизвольный экзотермический процесс (DG < 0, DH < 0).
Натуральный каучук – аморфное, способное кристаллизоваться твердое тело. Природный необработанный каучук – белый или бесцветный углеводород. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей.
Каучук природный и синтетический. Резина.
Каучуками - называют высокомолекулярные материалы, проявляющие при нормальных условиях высокоэластичные и отчасти пластические свойства.
Каучук имеет огромное нороднохозяйственное значение.
Различают 2 вида каучуков: натуральный и синтетические.
Натуральный каучук – упругая масса, получаемая из млечного сока каучуконосных растений (гевеи). По химическому строению натуральный каучук является полимером изопрена (С5Н8)n, имеет цис-строение:
…– CH2 CH2 - CH2 CH2 –…
\ / \ /
nCH2 = С – CH = CH2 C = С C = С
| / \ / \
CH3 CH3 H CH3 Н
n - 2000÷500, молекулярная масса 300 000 ÷ 350 000.
1 2 3 4
1 2 3 4
Натуральный каучук имеет стереорегулярное строение: звенья изопрена в молекуле каучука всегда соединены однотипно за счет 1-го и 4-го атомов углерода.
…CH2 – С = CH – CH2 - CH2 – С = CH – CH2 - …
| |
CH3 CH3
Натуральный каучук высокой реакционной способностью, легко взаимодействует с серой, окисляется, хорошо растворяется в бензоле, бензине; обладает высокой прочностью при растяжении, морозостойкостью, хорошей эластичностью и износостойкость. Но он не достаточно пластичен и в случае длительного хранения при температуре 100С и ниже кристаллизуется, вязкость его повышается.
Применяется для изготовления технических изделий, резиновых изделий, резинового клея, эбонита.
Синтетические каучуки
Бутадиеновый (дивинильный).
Вспоминаем получение. В 1932 на основе работ академика С.В. Лебедева в нашей стране осуществили промышленное производство (катализатор – Na металлический).
nCH2= СH – CH = CH2 → ….- CH2 – СH = CH – CH2 - CH2 – CH = CH - …
Строение бутадиенового каучука, получаемого этим методом, было нерегулярное, так как присоединение звеньев происходило не только в положении 1-4 и в положении 1-2.
1 2 3 4
1 2 3 4
….- CH2 – СH = CH – CH2 - CH2 – CH = CH– CH2 - …
1 2 1 2
…CH2 – CH – CH2 - CH –…
| |
CH CH
| | | |
CH2 CH2
Синтетический каучук бутадиеновый благодаря наличию двойных связей в боковой цепи присоединяет серу быстрее, чем натуральный каучук, а потому вулканизация протекает быстрее.
Применяется для изготовления прокладок к машинам и аппаратам в пищевой промышленности и медицине. В смеси с другими каучуками в производстве шин.
Изопреновый каучук (СКИ-3) имеет то же строение, что и природный, обладает рядом преимуществ (хорошая водостойкость, высокие диэлектрические показатели).
Полихлоропреновый каучук (С4Н5Сl)n
nCH2= С – CH = CH2 ….- CH2 – С = CH – CH2 - CH2 – С – CH = CH2 -
| | |
Cl Cl Cl
Хлоропрен полихлоропренМолекулярная масса 150000 ÷ 300000
Хлор придает стойкость к действию химических реактивов, света, тепла. Практически не горит, обладает хорошей клеящей способностью, используется в производстве различных марок клея.
Бутадиенстирольный каучук (СКС) получают путем сополимеризации бутадиен 1,3 и стирола.
nCH2= СH–CH = CH2 + m CH2=СH …CH2=СH –CH–CH2-CH2–CH–
| |
C6H5 C6H5
Бутадиен стирол
Применяется в производстве легковых шин, обуви, а с небольшим содержанием стирола для малостойких изделий.
Резина – высокоэластичное, прочное соединение, но менее пластичное, чем каучук.
Состоит из полимерной основы (каучука) и различных добавок.
Вулканизация – переработка каучуков в резину. Вулканизирующим агентом чаще всего бывает сера. За счет этих агентов при вулканизации происходит «сшивание» макромолекул каучука поперечными связями и образуется пространственная вулканизация
трехмерная сетка:
CH3 - S CH3
| | |
(- CH2= СH – C – CH2–)n + …-CH2= СH – C– CH2- …
|
S
|
S
|
…- CH2= СH – C – CH2- …
|
CH3
Задание
Задание. Рассмотрите образцы веществ. Заполните таблицу.
Необходимые принадлежности
(инструменты, стенды, приборы и т.п.)
Вещества: коллекция с образцами каучуков, кусочки резины. Образцы пластмасс (полиэтилен, полихлорвинил, ,полистирол).
Работа в лаборатории
Например:
Ознакомиться с различными образцами пластмасс;
Результаты занести в таблицу №1
№п/пНаименование пластмасс Характер горения. Отношение к горению. Реакция на продукт распада.
1 Полиэтилен. 2 Полихлорвинил 3 Полистирол Таблица №2 Ознакомиться с различными видами каучуков;
4.Результаты занести в таблицу №2
№п/пНазвание каучука Внешний вид, эластичность и т.д. Где используют.
1. Натуральный каучук. 2. Бутадиеновый каучук. 3. Бутадиен -стирольный.каучук4. Хлоропреновый каучук. 5.
Полиизобутиловый каучук. 6. Резина. Содержание отчета
Номер и название опыта;
Цель опыта;
Задание;
Необходимые принадлежности;
Таблица с результатами;
Вывод о проделанном опыте.
Контрольные вопросы
Какие виды пластмасс вы знаете?
По каким реакциям можно получить пластмассы, где их применяют?
Какие виды каучуков вы знаете?
Каковы свойства каучуков, где их применяют?
Литература
1. Габриелян О.С. 10КЛ.