Конспект урока химии по теме "Каучук и резина"

Учитель биологии и химии:  Пономарева Марина Владимировна

Тема  урока: Каучук и резина.

Цель урока: Изучить строение, свойства и применение каучука и резины.

Задачи урока:

- образовательные:

закрепить и углубить знания по теме «Диеновые углеводороды»; расширить знания учащихся о полимерах; выяснить строение, свойства и применение каучука и резины, сущность процесса вулканизации; продолжить формирование мировоззренческих понятий о познаваемости природы, причинно-следственной зависимости между составом, строением и свойствами каучука и резины:

- развивающие:

активизировать познавательную активность учащихся на всех этапах урока, способствовать развитию логического мышления, умений устанавливать взаимосвязь между строением и свойствами вещества; развивать умение самостоятельно пополнять и систематизировать свои знания, пользоваться учебником и дополнительной литературой, работать в группе:

- воспитательные:

воспитывать желание учить активно, с интересом; прививать сознательную дисциплинированность, чёткость и организованность в работе; воспитывать чувство товарищества, навыки совместной деятельности; вызывать положительное отношение к учёбе и интерес к предмету через групповую работу, дать каждому учащемуся возможность достичь успеха.

Тип урока: закрепление и коллективное  изучение новой темы.

Ф.О.П.Д.: групповая

Методы: словесный, наглядный, самостоятельная работа с литературой.

Оборудование:  коллекция «Каучук и продукты его переработки», карта           Казахстана, портрет С.В.Лебедева, таблица «Полимеры», резиновые изделия.

 Литература: Энциклопедия, учебник Химия 11 класс ЕМН, книга для чтения Химия 11класс, В.М. Потапов, С.Н.Татарник  Органическая  химия, О.Я.Нейланд  Органическая  химия.

 План  урока:

1. Организационный момент

2. Проверка знаний учащихся по теме «Диеновые углеводороды».

3. Изучение новой темы.

4.Творческое задание.

5. Рефлексия /подведение итогов урока/.

6. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.

На протяжении всего урока учащиеся будут работать по группам. Всего четыре группы /состав групп по усмотрению учителя/.

2. Проверка знаний по теме «Диеновые углеводороды».

-  На предыдущем уроке мы познакомились со вторым классом непредельных углеводородов – диеновыми углеводородами.

На доске записаны формулы диеновых углеводородов:

1) СН₂=СН-СН=СН –СН₂,

2) СН₃-СН=СН –СН-СН =СН₂,

                             СН₃

3) ) СН₂=С=СН –СН₂,

4) СН₂= СН-СН-СН₂-С=СН₂,

 

                      СН₃         СН₃

5) СН₃-СН₂-С=СН-С=СН₂

 

                     СН₃     СН₃,

6) СН₂= С -  СН - С= СН₂.

 

                     СН ₃ СН ₃ СН ₃

Задание для группы №1: Назвать углеводороды по международной номенклатуре.

Задание для группы №2: Написать изомеры для СН₂=СН-СН=СН –СН₂ и назвать их по международной номенклатуре.

Задание для группы №3:Диеновый углеводород содержит углерода 83,9%. Плотность паров этого вещества по водороду – 27. Определить молекулярную формулу данного углеводорода. Одно из веществ соответствующее данному составу записано на доске.

Задание для группы №4: Химические свойства алкадиенов.

- От каждой группы к доске выходит один представитель /на усмотрение группы/.

Пока учащиеся работают у доски, с классом проводится фронтальный опрос:

 1. Алкадиены – это… .Как ещё называют этот класс?

 2. Общая формула диеновых углеводородов. Назовите несколько представителей.

 3. Как могут располагаться две двойные связи в углеродной цепи алкадиенов по отношению друг к другу?

 4. Какой тип химических реакций характерен для диеновых углеводородов?

 5. Какими качественными реакциями можно доказать наличие двойных связей в молекулах  ненасыщенных углеводородов?

 6. Какие алкадиены имеют наибольшее значение, их применение?

Проверка учащихся, работавших у доски.

3. Изучение новой темы.

 - Мы с вами уже познакомились с полимерами (ВМС) на примере полиэтилена и полипропилена. Это полимеры, полученные искусственным путём, человеком.        Сегодня мы познакомимся с природным полимером, который называется «каучук» и узнаем новое о знакомом нам веществе – резине. Поэтому тема урока звучит «Каучук и резина».

 Природа не устаёт удивлять человека своими чудесами. И сколько будет жить на земле человек, столько будет он разгадывать чудеса и тайны природы.  Пожалуй, чудом природы можно назвать и то вещество, которое известно всем с раннего детства как основа детских игрушек – каучук. Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около 3 млн. лет. Каучук  на языке индейцев Амазонки произносится как «каочоу» («као»- дерево, «чоу»-течь, плакать), что означает «слёзы дерева».

 Сейчас вам предстоит самостоятельно изучить новую тему. Вы продолжите  работу в группах. Каждая группа будет работать над частью темы «Каучук и резина», которую надо изучить и записать как опорный конспект для всего класса.

 Группа №1. Каучук в природе. История каучука.

 Группа №2. Физические свойства каучука. Применение каучука.

 Группа №3. Состав и строение каучука. Синтетические каучуки.

 Группа №4. Вулканизация каучука. Резина. Применение резины.

На столе у учителя находится дополнительный материал по теме, который должен использоваться каждой группой (литература, коллекция, изделия), используйте также материал учебника (параграф 4.4). Даётся время для подготовки (10 минут), затем группы по очереди рассказывают свою часть темы, делая записи на доске в виде опорного конспекта.

 Группа №1 Каучук в природе. История каучука.

  Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают, из них наиважнейшее – гевея бразильская, дающая 96% мирового производства природного каучука.

 Каучуконосы лучше всего произрастают не далее  10º от экватора на север и на юг. Поэтому полоса шириной 1300 км по обе стороны экватора известна как «каучуковый пояс». Для каучуконосов требуется очень тёплый влажный климат и плодородная почва. Развитие автомобильной промышленности значительно повысило потребности в резине и, соответственно в каучуке. Поэтому появились новые плантации гевей в Южной Америке, Малайзии, Индонезии и Цейлоне.

 Травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крымсагыз и др.), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержат каучук в небольшом количестве в корнях и  промышленного значения не имеют.

  В XVIII веке испанский адмирал Христофор Колумб с островов Гаити привёз каучук в Европу.
  Первое научное описание каучука, его свойств и способов добычи в Южной Америке представил во Французскую  академию наук  Ш.Кондамин в 1735 г.

  В 1822 году американец Ч.Мак-Интош пропитал ткань каучуком и заметил, что она приобрела водоотталкивающие свойства. Через год он развернул в Глазго массовое производство дождевых плащей.

 В 1839 году американский изобретатель Ч. Гудьир получил резину, смешав и нагрев каучук с серой, назвал процесс вулканизацией в честь римского бога огня и кузнечного искусства Вулкана.

 В 1927 году академик С,В.Лебедев разработал способ промышленного  получения бутадиена-1,3 и синтетического каучука на его основе.

Группа №2. Физические свойства каучука.

Важнейшее свойство каучука – эластичность. Эластичность – это свойство тел испытывать  значительные упругие деформации при сравнительно небольшой действующей силе. Материал возвращается самопроизвольно в прежнее состояние после устранения силы действия.

 Каучук водо-,  газонепроницаем, механически прочен и не проводит электрический ток. Каучук не растворяется в воде. Он незначительно растворяется в этиловом спирте, а в бензине и хлороформе сначала набухает, затем растворяется.

 При повышении температуры он становится мягким и липким, а при понижении температуры – жёстким и хрупким. При длительном хранении каучук затвердевает.

Группа №3.  Состав и строение каучука. Синтетические каучуки.

Английский учёный М.Фарадей ещё в 1826 году определил состав каучука. Для установления строения каучука его подвергли нагреванию и исследовали продукты разложения. Анализ показал их непредельный характер, было доказано, что мономерами натурального каучука является диеновый углеводород – изопрен.

 В природном каучуке  -  цис- полимере изопрена – его  метиленовые группы-СН₂ располагаются по одну сторону от двойной связи : [-СН₂                СН₂ -]_n –

 

 структурное звено                                                                        С=С

                                                                                                     СН₃        Н

Изопрен в качестве структурного звена многократно повторяется. Такая пространственная структура полимера называется стереорегулярной. Благодаря такой структуре полимер обладает эластичностью. Макромолекулы каучука, несмотря на своё линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, словно свёрнуты в клубки. При  растягивании каучука его макромолекулы распрямляются и становятся длинными. При прекращении растягивания молекулы возвращаются в свёрнутое состояние. Если растягивать каучук с большой силой, то его макромолекулы не только распрямляются, но и могут разорваться.

 Академик С.В.Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук  - полимер диенового углеводорода, он воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным – бутадиеном.

Главным итогом исследований стало создание в России – впервые в мире – промышленного  производства синтетического каучука. За рубежом подобные производства появились позже: в Германии - в 1938 году, в США – в 1942 году.

В настоящее время синтетический каучук в Казахстане производит Темиртауский завод синтетического каучука.

Группа №4.  Вулканизация каучука. Резина. Применение резины.

Чтобы устранить недостатки каучука его превращают в резину.

  Вулканизация  - процесс нагревания смеси серы и каучука примерно до 130-140ºС.  В таких условиях атомы серы вступают во взаимодействие с линейными молекулами каучука по месту некоторых двойных связей и «сшивают» их друг с другом (таблица). В результате образуются гигантские макромолекулы, имеющие пространственную структуру. Такой каучук называют резиной.

  Если к каучуку добавить серы больше, чем необходимо для его вулканизации, получается твёрдое вещество, полностью лишённое эластичности – эбонит.

  По сравнению с каучуком резина прочнее.  После открытия процесса вулканизации применение каучука в виде резины стало расти быстрыми темпами и сейчас по своему значению каучук стоит в одном ряду с нефтью, сталью, каменным углем.

 Как только научились получать  резину, из неё стали делать галоши, сапоги, надувные спасательные круги и лодки, - словом массу полезных предметов.В конце 19-го века, когда всюду стали пользоваться электричеством, резина защитила человека и от удара электрическим током, так как она оказалась хорошим изолятором. И до сих пор из эластичной резины делают изоляцию для гибких проводов, а из эбонита – штепсели, ручки выключателей, электрические щиты и многое другое. Из резины изготовляют шины, шланги, конвейерные ленты, разные изделия и предметы, используемые в быту.

 В Казахстане резину производит Шымкентский химкомбинат.

 4.Творческое задание.

Запись опорного конспекта в рабочие тетради цветными ручками, возможно его совершенствование.

5. Рефлексия /подведение итогов урока/.

Понравилась ли вам совместная работа на уроке?

Работа какой группы понравилась больше всего?

Много ли нового вы узнали на уроке?

Оценки за урок.

6. Домашнее задание.

Параграф 4.4, упр.7-9 стр.106