Открытый урок по химии на тему"Синтетические полимеры".
план-конспект занятия по химии (9 класс)

Тема: «Синтетические полимеры»

Цель урока:

1)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;

2)развивать умения использовать химические знания в повседневной жизни.

3) формирование навыков экологической культуры через бережное отношение к окружающей природе.

Оборудование. Коллекция “Полимеры”, набор бытовых предметов из полимеров, карточки с маркировкой пластика, презентация.

Ход урока.

1.Орг.момент.

2.Актуализация знаний, целеполагание.

Кто сможет назвать тему урока?

В каком веке мы сейчас живем? В истории человечества был каменный век, бронзовый, железный. А сейчас?

Подсказка. Посмотрите вокруг, что нас окружает? Окружают нас предметы из пластмассы. Наш век- век пластмассы.

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.

Как появилась первая пластмасса?

Ученик. В 1869г жил Джон Весли Хайат, он не был химиком, но увлекался различными опытами после работы в типографии. Однажды он прочитал, что фирма готова купить патент за 10 тыс. долларов на новый материал для изготовление бильярдных шаров. Условия: по своим свойствам, материал не должен уступать слоновой кости. Джон обратил внимание на открытие англичанина Александра Паркса, который 7-ю годами ранее синтезировал необычный материал из нитроцеллюлозы. В результате своих экспериментов Джон разработал способ промышленного производства первого в мире пластмасса и запатентовал его название- целлулоид. Кстати, фирма ему не выплатила премию, т.к. не признала этот материал пригодным для изготовления бильярдных шаров. Но он вошел в историю как производитель 1-ой в мире пластмассы, которая дала возможность развитию 2-х замечательных искусств: фотографии и кинематографа. Это сейчас мы пользуемся цифровыми фотоаппаратами, а совсем недавно мы снимали фотоаппаратами, которым нужна фотопленка. Первая фотопленка была сделана на основе целлулоида.

Сейчас изделия из целлулоида редко встретишь, т.к. он пожароопасен (сгорает мгновенно), но шарики для настольного тенниса до сих пор делают из целлулоида- жесткого, но упругого материала.

Учитель: Но что же такое пластмасса? Пластмасса или пластик, или пластическая масса – это органические материалы, основой которой являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения- полимеры. Которые мы уже с вами изучали.

Нр. Целлюлоза-это полимер какого вещества? (Глюкозы).

«полис»- много, «мерос»- часть.

Полимеры содержат от тысячи до нескольких миллионов атомов.

Как же устроены молекулы полимеров?

Полимеры обязательно содержат углерод. Именно молекулы углерода способны соединяться сами с собой и образовывать длинные цепочки

-С-С-С-С-С-

Гигантские молекулы полимеров образуются из …? Мономеров?

Моно- один. Это небольшие молекулы, состоящие из нескольких атомов.

Мономеры как камушки в бусах, цепляются друг за друга и составляют длинную цепочку макромолекулы.

Буква n- показывает, сколько молекул мономеров соединились в процессе полимеризации, ее называют степенью полимеризации. А многократно повторяющиеся группы атомов – структурные звенья.

Например, структурное звено полиэтилена- это…? Этилен

-СН2-СН2-

Структурное звено полипропилена- это…?

-СН2-СН-

          СН3

Классификация полимеров по форме макромолекулы.

1.Линейная

2.Разветвленная.

3.Сетчатая (пространственная).

От того как соединяются молекулы и от формы молекулы (от степени полимеризации) зависят физические свойства.

 Нр. Пластмасса, ее молекулы собраны в клубок, они соединяются с помощью слабых молекулярных сил. Что произойдёт, если такой полимер нагреть? Слои молекулы легко сдвинутся относительно друг друга, при этом пластмасса станет мягкой, расплавиться. Такую пластмассу можно заливать в любую форму. Такие полимеры называют - термопластичные или термопласты. При нагреве они расплавляются, а при охлаждении затвердевают. При этом не меняет своих качеств. Нр., полиэтилен.

3. Стадия «Осмысление».

Эксперимент. Расплавляем в ложке стержень клеевого пистолета. Он расплавляется, а при остывании принимает форму ложки.  Из него получается медальон или пуговица. (проводит ученик).

Учитель: А с пластмассами, состоящими из молекул сеток такой эксперимент не удастся. Длинные цепочки полимеров соединены мостиками – химическими связями, которые разрушить не так-то просто. Пластики из таких молекул называют термореактивными или просто- реактопластами. Реактопласты получают из синтетических смол, которые затвердевая превращаются в стеклообразные полимеры.

Процесс создания полимеров не закончен, ученые создают вещества, способствующие развитию науки и техники и открывают перед человеком новые возможности.

Если в молекуле этилена все атомы водорода заместить атомами фтора, то получиться тетрафторэтилен. CF2=CF2. При полимеризации образуется политетрафторэтилен, или тефлон. (– CF2-CF2-) n.

Ученик. Тефлон был открыт 27-летним ученым-химиком Роем Планкетом в 1938г.

Внешне тефлон напоминает полиэтилен. Но он обладает уникальными свойствами: он остается гибким и эластичным при t от -70 до +270 гр.С. По химической стойкости он превосходит платину, кварц, графит и все синтетические материалы. Он не смачивается ни водой, ни маслами, к нему ничего не прилипает. Тефлон самый скользкий из всех известных материалов, по этим показателям он даже обогнал тающий лед. Насекомые не могут удержаться, не могут ползти по тефлоновой стене.

Что вы знаете о том, где используется тефлон?

Ученик. В 1945г французский физик Марк Грегуар догадался нанести тефлон на обычную кухонную сковороду. Посуда с тефлоновым антипригарным покрытием сейчас популярна во всем мире. На ней можно готовить почти совсем, не используя масло. Основной недостаток этого покрытия его мягкость, поэтому нельзя пользоваться ножом или вилкой, только лопаточками пластмассовыми или деревянными. В последнее время много говорят, что тефлоновое покрытие может быть вредным для здоровья. Действительно, доказано, что при повышенной t тефлон может разлагаться с выделением очень ядовитого вещества перфтороктановой кислоты. Поэтому, тефлоновую сковородку нельзя перегревать, иначе ее придётся выбросить. В защиту тефлоновой сковородки хочу сказать, что если вы перегреете чугунную сковородку, то вредных веществ образуется еще больше.

Тему уникальных пластиков продолжает силикон.

Ученик. Научное название этого обширного класса полимеров –полиорганосилаксаны. Что же это такое? Мы с вами знаем, что все живое состоит из полимеров, основой которых являются углеродные цепочки. –С-С-С-. А можно ли чем-то заменить? Ученые предположили, что кремний, ближайший сосед углерода по группе тоже способен образовывать полимерные соединения. И действительно, элемент кремний способен соединяться с водородом так же как углерод. Вещество силан, аналог метана. Может быть 2 атома кремния, 3, 4,5. Также как углеродные цепочки существуют кремниеводородые цепочки. Но к сожалению, из-за большего радиуса атома кремни, связи кремний-кремний и кремний-водород значительно слабее, чем связь углерод-углерод и углерод-водород. Поэтому селаны, в отличии от углеводородов не обладают устойчивостью, легко разрушаются. Поэтому синтезировать сложные органические молекулы подобно углеродным не удавалось. Но на помощь пришел кислород. Оказалось, что если чередовать атомы кремния с атомами кислорода (а они маленькие по радиусу), то такая цепочка оказывается очень прочной и может быть какой угодно длины. Так появился целый класс соединений, молекулы которых построены на кремнейкислородном скелете. Это силиконы. Строение.

Ученик. Ткани, пропитанные этими веществами приятные на ощупь, обладают водоотталкивающими свойствами, на них не остается пятен от молока, сока, кофе.

В креме для обуви содержатся силиконовые масла.

Силиконовые смолы используются в производстве красок. Термостойкая краска 600 градусов. При этой температуре олово, свинец и цинк уже находятся в расплавленном состоянии.

Благодаря тому, что силиконы никак не взаимодействуют с живыми организмами, тесть не вредны, не ядовиты, их применяют в медицине, косметологии. Силиконовые резины очень устойчивы к воздействию морской воды, растворов кислот, щелочей, долговечны, выдерживают низкие и высокие температуры. Сейчас силиконовая резина во всех областях вытеснила каучук. Так как силиконовый материал абсолютно безопасен для человека из него изготавливают детские соски, игрушки прилипалки. Силиконовые герметики хорошо склеивают любые поверхности- стекло, керамику. Когда силиконовый герметик застывает, он превращается в резину, которая герметизирует любой шов, любое соединение.

Если провести эксперимент, поджечь кусочек силиконовой резины- она конечно горит, т.к. в ней есть и С и О, которые сгорают. Но что же останется после сгорания? Остается белый оксид кремния- Силициум О2, тот же самый материал из которого состоит песок, кристаллы кварца или стекло.

Учитель: Итак, ученым-химикам удалось создавать вещества, которые никогда не существовали в природе. Заменив в углеродном скелете водород-фтором, получили-тефлон, материал с необычными полезными свойствами. А заместив часть атомов углерода Кремнием в паре с Кислородом, мы получили силикоы, которые прочно вошли в нашу жизнь. А их история только начинается, их ждет большое будущее.

Мы с вами как исследователи химики и биологи, когда берем в руки какой-то предмет, должны задаваться несколькими вопросами, как вы думаете какими?

1. Из чего он сделан.
2. Как отразиться его использование на нашем здоровье.
3. Что будет с этим предметом после его использования.

4.Закрепление. Практическая работа.

Учитель: Попробуем разобраться с предметами на нашем столе.

Вам необходимо изучить и описать предмет. Выходят по одному.

Все пластиковые предметы маркированы треугольником, но цифры будут разные.

№1- РЕТ – полиэтилентерифтолат.

Это самый распространенный синтетический материал. Его еще называют- лавсан или полиэстер. Он прочный, не бьется, легкий. Бутылки из этого материала заменили стеклянные.

№2 HDPE- полиэтилен высокой плотности или высокого давления.

№3 V или PVC – поли винилхлорид

№4 DPE- полиэтилен низкой плотности. Пакеты.

№5 РР- полипропилен. В отличии от полиэтилена он выдерживает перепады t. Из него делают контейнеры для замораживания продуктов и контейнеры для использования в микроволновой печи. А также прочную веревку.

№6 PS – Полистирол. Белый или прозрачный. Коробки для йогурта, упаковка для яиц.

№7 OTHER – то есть другие полимеры, которым не присвоили №.

А что означают стрелочки в виде Треугольника? Они означают, что пластик может и должен быть подвержен вторичному использованию и переработке.

5.Подведение итогов. Рефлексия.

Человечество производит колоссальное количество мусора, пластиковые отходы — это болезнь 3-го тысячелетия. Прогресс, который мы наблюдаем в разных областях невозможен без новых материалов, но сделав новое, не существующее в природе, человек должен подумать, что с ним будет потом. Ведь в природе все продумано: отцветший цветок, усохшая ветка, попадая в землю постепенно перегнивают и опять превращаются в плодородную почву, на которой вырастут новые цветы и деревья. А что будет с пластиковой бутылкой? Ничего. Человек ее создал и человек должен позаботиться об ее утилизации. Иначе нас ждет экологическая катастрофа. Подсчитано, что маленький город из 100 тыс. населения выбрасывает в месяц 20 тонн пластиковых бутылок.  Появляются специальные мусорные контейнеры, заводы по вторичные переработки пластика. Но до сих пор сотни тонн лежат на свалках. И от нас с вами, от каждого зависит чистота планеты, на которой мы живем. Мы все любим природу, ждем появления весеннего солнца, первой травы и спешим отдохнуть в лесу или у реки. Но с чем мы туда приходим и что после себя оставляем?

Учитель: Что же можно сделать полезное из пластиковых бутылок?

Практическая работа.

Изготовление кормушек для птиц из пластиковых бутылок. Заполнение кормушек семенами и хлебом. Развешивание кормушек на деревьях на территории колледжа.