Конспект урока полимеры 10 класс химия

Обновлено: 05.07.2024

Цель урока. Обобщить сведения о строении, свойствах, классификации, получении и применении полимеров. Продолжить формирование умения соотносить строение веществ, их свойства и применение на примере наиболее часто используемых полимеров.

Развивающая цель урока. Развивать умения использовать химические знания в повседневной жизни.

Оборудование. Коллекция “Полимеры”, набор бытовых предметов из полимеров, стаканчики с водой, растворами кислоты и щёлочи, органический растворитель, пинцет, спиртовка, презентация.

На предыдущих уроках мы с вами встречались с реакциями полимеризации и различными полимерами. Сегодня у нас с вами две задачи: 1) систематизировать сведения о полимерах, 2) осознать, где мы с вами имеем дело с полимерами и какие функции они выполняют.

Вам выдана опорная схема-конспект для записей по ходу урока (см. приложение 1). Некоторые уже взяли ручки и приготовились записывать. Но сначала посмотрим, из чего сделаны эти ручки. Учащиеся отвечают – из пластмассы. Любая пластмасса изготовлена на основе полимера и нам нужно понять, что такое пластмасса.

Даём определения высокомолекулярных соединений, мономеров, степени полимеризации.

Учащиеся на доске записывают формулы известных им полимеров и уравнения реакций полимеризации.

Даём определения реакциям полимеризации, сополимеризации и поликонденсации.

Разбираем классификацию полимеров по происхождению, строению, форме молекул и отношению к нагреванию.

Рассматриваем свойства полимеров: нагреваем кусочек полиэтиленовой пленки, опускаем образцы полиэтилена (или другого полимера) в воду (всплывает), растворы кислоты и щёлочи, в органический растворитель (ацетон или другой).

Рассматриваем три вида материалов из полимеров (на примере образцов из коллекции) и состав пластмасс.

Мы уже упоминали многие из полимеров. Теперь мы ближе познакомимся с самыми популярными синтетическими полимерами и постараемся понять, почему они применяются так часто, каковы области применения каждого из них и на каких свойствах основаны.

Для грамотного использования потребителями изделий из пластмасс (полимеров) на изделиях имеется маркировка, указывающая полимер.

Обучающие: сформировать у учащихся представление о классификации полимеров; реакциях, лежащих в основе их получения, свойствах.

Развивающие: развивать умения выделять главное, сравнивать и обобщать, развивать представления о причинно-следственных явлениях, познаваемости мира.

Воспитательные: содействовать экологическому воспитанию учащихся

Компьютер, интерактивная доска, коллекции пластмасс, волокон и каучуков, презентация к уроку

Учитель приветствует учащихся, создает благоприятную обстановку на уроке. Обращает внимание учащихся на готовность к уроку и на оборудование урока.

- Что вам известно о полимерах?

- Какие реакции лежат в основе получения полимеров?

(самостоятельная работа учащихся : работа с учебником стр. 77 – 78, выписать в тетрадь определения: полимеры (слайд 3), реакция полимеризации (слайд 4,5), реакция поликонденсации) (слайд 6, 7).

3. Классификация полимеров.

Геометрическая структура молекул – форма макромолекулы – зависит от строения основной цепи и может быть

а) линейной (полиэтилен);

б) разветвленной (крахмал);

в) пространственной (резина).

(Рассказ учителя с демонстрацией слайда 8)

4. Полимеры по пространственному строению

(самостоятельная работа учащихся: прочитать материал стр. 81, 2,3,4 абзац и рассказать по схеме слайда 9 о пространственном строении полимеров).

5. Классификация полимеров по происхождению.

(самостоятельная работа учащихся: прочитать материал, используя жизненный опыт, ответить на вопрос: какие различают полимеры по происхождению, учащиеся работают с коллекциями пластмасс, волокон и каучуков. (слайд 10)

6. По свойствам и применению полимеры разделяют на пластмассы, эластомеры, волокна. слайд 11)

(рассказ учителя с демонстрацией коллекционного материала)

7. По отношению к температуре полимеры разделяются на термопластичные (при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму) и термореактивные (при нагревании становятся пластичными, а затем утрачивают пластичность) (слайд 12)

8. Классификация полимеров по способу получения: природные и химические:

- природные: растительного происхождения (целлюлоза, крахмал), животного происхождения (белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), минеральные (минералы, горные породы, волокно асбест);

- химические – химические полимеры, полученные переработкой природного полимера, называются искусственными (эфиры, целлюлозы), а химические полимеры, полученные синтезом, называются синтетическими (полиэтилен, капрон, лавсан). (слайд 13,14,15)

Закрепление (из коллекции выбрать полимер и дать характеристику по следующему плану)

План характеристики полимера (слайд 16)

Мономер, структурное звено. Степень полимеризации.

Особенности физических свойств

Задание на дом: (слайд 17)

§ 21. Вопросы и упражнения на стр. 166 № 1,2.

МБОУ СОШ г. Пионерского

обобщить и систематизировать знания учащихся о полимерах как высокомолекулярных соединениях

Определение полимеров

Реакция полимеризации

Реакция полимеризации – это химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярного вещества (мономера) в крупные молекулы (макромолекулы) полимера. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом.

Пример реакции полимеризации - получение полипропилена

n СН 2 = СН → (- СН 2 – СН-) n

Выражение в скобках называют структурным звеном, а число n в формуле полимера – степенью полимеризации.

Реакция поликонденсации

Помимо реакции полимеризации полимеры можно получить при помощи реакции поликонденсации — это химический процесс получения макромолекулы полимера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

Презентация разработана для урока химии в 10 классе при изучении темы "Синтетические полимеры". Даны основные базовые понятия,классификация, строение полимеров, их применение, влияние на окружающий мир.

Полимеры, пластмассы и волокна.

- узнать что такое пластмассы, волокна,

отличие от полимеров;

- изучить классификацию пластмасс ;

- узнать способы получения и области

применения пластмасс.

Актуализация знаний.

Что такое пластмассы и волокна?
Чем пластмасса отличается от полимера?
Напиши реакции образования следующих полимеров :

1 группа - поливинилхлорид, лавсан

2 группа - полистирол, резол

3 группа - тефлон, нейлонс

Реакция полимеризации полипропилена:

n СН 2 = СH  (СН 2  СH)n

CH 3 CH 3

Реакция поликонденсации крахмала:

nC 6 H 12 O 6 → (C 6 H 10 O 5 )n + H 2 O

Актуализация знаний.

Пластмассы - это материалы, полученные на основе полимеров, способные приобретать заданную форму при изготовлении изделия и сохранять ее в процессе эксплуатации.

Волокна - это полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления нитей, жгутов, пряжи и текстильных материалов.

Пластмасса содержит:

Классификация полимеров .

Классификация полимеров по

происхождению

синтетические

искусственные

Классификация полимеров .

Классификация полимеров по

форме макромолекулы

пространственные

разветвленные

Форма макромолекул.

Линейная форма

Форма макромолекул.

Разветвленная форма

Пространственная форма

Пространственные конфигурации синтетических каучуков.

Стереорегулярная структура.

Нестереорегулярная структура.

Классификация полимеров .

Классификация полимеров по

отношению к нагреванию

термопластичные

термореактивные

Свойства пластмасс и способы формования.

Свойства пластмасс:

Способы формования пластмасс:

Легкие
Изоляторы
Устойчивы к коррозии
Прочные
Низкая стоимость
Легки в обработке

Выдувание
Вдувание
Штамповка
Продавливание через

Применение пластмасс.

Экологические проблемы.

Какие экологические проблемы возникают при использовании пластмасс?

Загрязнение планеты полиэтиленом .

В настоящее время пластмассы получили широчайшее распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в некоторых случаях уникальны. Пластмассы применяют в электротехнике, авиастроении, ракетной и космической технике, машиностроении, производстве мебели, легкой и пищевой промышленности, в медицине и строительстве, – в общем, пластмассы используются практически во всех отраслях народного хозяйства.

Урок посвящён ознакомлению с разнообразием синтетических полимеров и пластмасс на их основе.

Аминопласты – это термореактивные пластмассы на основе аминоальдегидных смол. Такие смолы в свою очередь получают путем взаимодействия аминосоединения, преимущественно меламина или мочевины, с формальдегидом.

Клеи – композиции на основе мономеров, олигомеров, полимеров или их смесей, а также включающие в себя отвердители, наполнители и пластификаторы. Они способны соединять различные материалы, вследствие образования прочных связей между их поверхностями и клеевой прослойкой.

Композиционные материалы или композиты – состоят из полимерной основы, укрепленной наполнителем в виде высокопрочных волокон и нитевидных кристаллов, которые в свою очередь могут быть металлическими, полимерными или неорганическими.

Лаки – это растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях. Помимо собственно полимеров лаки содержат вещества, повышающие пластичность (пластификаторы) и различные отвердители и красители.

Мономер – это структурная единица полимера, повторяющееся звено в составе полимерных молекул.

Пенопласты – это вспененные ячеистые пластические массы и похожи на застывшую пену. Они состоят из большого количества замкнутых пузырьков, заполненных азотом или воздухом.

Пластмасса – это материал, изготавливаемый на основе полимера и являющийся смесью нескольких веществ.

Полимер – это высокомолекулярное соединение, большая молекула или макромолекула, которая состоит из большого количества повторяющихся структурных звеньев.

Полимерные пленки – сплошные слои полимеров, которые получают путём продавливания расплавов полимеров через тонкие щелевидные отверстия или путем нанесения растворов полимеров на движущуюся ленту.

Полипропилен – это термопластичный продукт полимеризации пропилена.

Политетрафторэтилен – это термопластичный продукт полимеризации тетрафторэтилена, состоящий из цепочки атомов углерода и оболочки из атомов фтора.

Полиэтилен – это термопластичный продукт полимеризации этилена.

Реакция поликонденсации – это химический процесс соединения исходных молекул мономера в макромолекулы полимера, сопровождающийся образованием низкомолекулярного продукта, как правило, воды.

Реакция полимеризации – это химический процесс соединения большого количества исходных молекул мономера в макромолекулы полимера.

Синтетические волокна – это волокна, которые получают путем продавливания растворов или расплавов полимеров через тонкие отверстия в пластине с последующим затвердеванием.

Старение полимеров – это процесс ухудшения свойств полимеров во времени в результате деструкции макромолекул и уменьшения их молекулярной массы.

Степень полимеризации - число мономерных звеньев, образующих в процессе полимеризации полимер.

Стереорегулярные полимеры – это высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из соединенных между собой определенным образом звеньев с закономерно периодически повторяющимся расположением атомов в пространстве.

Структурное звено полимера – это повторяющаяся группа атомов в молекуле полимера.

Фенолформальдегидные смолы – это синтетические смолы, обладающие свойствами термореактопластов. Они являются жидкими или твердыми продуктами реакции поликонденсации фенола с формальдегидом в кислой или щелочной среде.

Фенопласты – это фенолформальдегидная пластмасса, получаемая из фенолформальдегидной смолы путем добавления в нее различных наполнителей, например, хлопчатобумажной ткани, стекловолокна или древесной муки и последующего отверждения данной композиции при повышенных температурах.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Полимер – это высокомолекулярное соединение, которое состоит из большого количества более мелких молекул, связанных друг с другом прочными ковалентными связями. Число мономерных звеньев - звеньев, повторяющихся в составе полимера, и образующих в процессе полимеризации полимер называется степенью полимеризации. Известны два основных способа получения полимеров – полимеризация и поликонденсация. Полимеры классифицируют по химическому составу, по происхождению, по реакции на нагревание и по степени разветвленности. Полимеры широко применимы в следующих отраслях: в машиностроении, сельском хозяйстве, медицине, строительстве.

У полимеров существуют особые механические свойства:

эластичность – при небольшой нагрузке способны к высоким обратимым деформациям (каучуки);
малая хрупкость - стеклообразные и кристаллические полимеров достаточно прочны и могут во многих сферах заменить обычное стекло (пластмассы, органическое стекло);

Свойства растворов полимеров:

при малой концентрации полимера, его раствор будет обладать высокой вязкостью;
при растворении полимера сначала происходит его набухание.

Особые химические свойства:

полимеры способны резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются прежде всего тем, что макромолекулы имеют цепное строение, в следствие чего обладают гибкостью.

Биополимеры – класс полимеров, которые входят в состав живых организмов и встречаются в природе в естественном виде: полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки. Биополимеры также как и вся группа полимеров состоят из одинаковых (или схожих) звеньев – мономеров. Для каждого типа биополимера характерны свои мономеры: для белков – аминокислоты, для полисахаридов – моносахариды, для нуклеиновых кислот – нуклеотиды. Многие биополимеры находят применение в пищевой, перерабатывающей и фармацевтической промышленности.

Механизм реакции образования полимеров

Реакция полимеризации состоит из трех основных стадий: инициирования полимеризации, дальнейшего роста цепи и реакции обрыва цепи. Реакция инициирования радикальной полимеризации заключается в образовании первичного свободного радикала из молекулы мономера в результате появления в ней неспаренного электрона. Свободные радикалы могут образовываться при действии тепла (термическая полимеризация), света (фотохимическая полимеризация), в результате облучения мономера высокой энергией (высокочастотная или микроволновая полимеризация, радиационная полимеризация), под влиянием инициаторов (полимеризация в присутствии инициаторов или инициированная полимеризация).

Обрыв цепи на последней стадии может произойти при взаимодействии двух растущих радикалов, растущего полимерного радикала с радикалом инициатора, дезактивации растущей полимерной цепи за счет взаимодействия с примесями в реакционной системе.

Полистирол – продукт радикальной полимеризации стирола (винилбензола), имеет линейную структуру. Полистирол термопластичен, степень полимеризации полистиролов, выпускаемых в промышленности составляет n = 600–2500. Полистирол – жёсткий хрупкий полимер, имеет невысокую механическую прочность. Полистирол обладает хорошими диэлектрическими свойствами и выдерживает морозы до −40 °C. Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей). Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которым можно задать любую форму при температуре 190–230 °С.

Полиуретаны – гетероцепные полимеры, макромолекула которых содержит незамещённую и замещённую уретановую группу –N(R)–C(O)O–, где в качестве радикала R могут выступать Н, алкилы, арил или ацил. Используются в качестве заменителей резины при производстве изделий, работающих в агрессивных средах, в условиях больших нагрузок и температур, диапазон которых может варьироваться от −60 °С до +80 °С. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или являться твёрдыми веществами в кристаллическом состоянии. Благодаря разнообразию механических свойств, полиуретаны могут применяться для производства клеев, лаков, пружин, защитных уплотнений и т.д.

Поливинилхлорид (ПВХ) – термопластичный полимер винилхлорида, бесцветная, прозрачная пластмасса. ПВХ устойчив к щелочам, минеральным маслам и некоторым видам кислот. Не горит на воздухе. Температурные границы для данного полимера от -15 до 66 °С. Применяется для изготовления труб, линолеума, натяжных потолков, используется в качестве уплотнителя в бытовых холодильниках. Также часто применяется для изготовления одежды, так как внешним видом напоминает кожу. Может терять свои свойства на солнце и становиться хрупким - для предотвращения этого в ПВХ вводят светопоглощающие краски, что позволяет уменьшить деструкцию материала.

Утилизация полимеров

Среди крупнейших потребителей полимерных материалов на одном из первых мест стоит строительная индустрия. Широкому применению полимерных материалов в строительстве способствуют не только высокая химическая стойкость, хорошие декоративные свойства многих из них, но и сравнительная простота применения, технологичность и другие свойства. Также из всех выпускаемых пластиков 41 % используется в упаковке, из этого количества 47 % расходуется на упаковку пищевых продуктов. Вследствие этого образуется большое количество отходов полимеров, которые можно разделить на три группы:

а) технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термопластов; бывают неустранимые и устранимые технологические отходы. Неустранимые – остатки при производстве продукции. Устранимые – технологический брак, который образуется при несоблюдении технических условий работы.

б) отходы производственного потребления – накапливаются в результате неисправности и выхода из строя изделий из полимерных материалов, которые используются в различных отраслях народного хозяйства. Данный тип отходов лучше всего предназначен для вторичной переработки.

в) отходы общественного потребления, которые накапливаются в домах, на предприятиях общественного питания и т.д.

К основным способам утилизации отходов пластических масс относятся:

термическое разложение путем пиролиза (разложение органических продуктов в присутствие кислорода или без него);
разложение с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров);
вторичная переработка.

Примеры и разбор решения задач тренировочного модуля

Вопрос. Расставьте по порядку реакции, участвующие в процессе полимеризации.

Тепловое воздействие на молекулу.
Присоединение к радикалам образующихся мономеров.
Образование радикалов.
Образование макрорадикалов.
Перенос активного центра на другую молекулу.

Следовательно, правильный ответ:

1)Тепловое воздействие на молекулу

3) Образование радикалов.

4) Образование макрорадикалов.

2) Присоединение к радикалам образующихся мономеров.

5) Перенос активного центра на другую молекулу.

Вопрос. Подставьте в окошки представленного соединения группы –СН₃ и –Н таким образом, чтобы получился цис-изомер.

Читайте также: