Презентация для урока Каучуки и резина

Тема урока: Каучуки и резина.

Девиз: «Служение человечеству – благодарная роль химии»

Цели урока:

• продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального и синтетического каучуков;
• дать понятие о стереорегулярности и её влиянии на свойства каучуков;
• познакомить с реакцией вулканизации;
• познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве.

Проблема

Влияет ли строение органических соединений на их свойства и применение?

План урока

1. История открытия каучука.

2. Натуральные каучуки:

• состав
• строение
• свойства

3.   Синтетические каучуки:

• получение
• классификация
• применение

4.   Резина. Вулканизация.

5. Лабораторная работа.

6.   Закрепление знаний.

История открытия каучука

Каучук открыт в 1493 г Колумбом

«Колумба мячик покорил»

• История каучука началась со времён Великих Географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привёз с собой из Нового Света множество диковин:
• несколько кусков удивительного вещества – каучука , эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью, но в те времена это никого не заинтересовало.

Образцы природного каучука

Родина каучука – Южная Америка.

« Каучу» – слёзы дерева бразильской гевеи

Латекс – млечный сок дерева гевеи

• Латекс содержит около 30 % натурального полимера, крохотные частички которого находятся во взвешенном состоянии в воде, образуя эмульсию молочного цвета.
• На воздухе сок гевеи – латекс постепенно темнеет и затвердевает, превращаясь в резиноподобную смолу.

Использование каучука индейцами

Индейцы широко использовали каучук в хозяйстве:

• пропитывали млечным соком лодки, корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду,
• изготавливали факелы, которые медленно сгорая, распространяли приятный запах,
• делали лёгкие и небьющиеся ёмкости для жидкостей,
• изготавливали непромокаемую каучуковую обувь.

Современные плантации гевеи расположены по обе стороны от экватора на расстоянии 1300 км в Юго-Восточной Азии

Мировое производство каучуков приближается к 10 млн. тонн в год.

• Запросы на каучук сейчас астрономические. А что мы имеем фактически? Природа не всесильна, «Слезы» гевеи необильны. За день – всего тридцать грамм От самой «урожайной» гевеи достанется нам!

Применение натурального каучука в Европе

• В 1823 г. Английский химик Чарлз Макинтош запатентовал своё изобретение. Он придумал непромокаемую ткань, состоящую из двух слоёв материи, соединённых раствором каучука в специальном растворителе. Изобретатель наладил производство плащей, которые получили название «макинтош».
• В это же время было налажено производство из каучука галош.
• В 1832 г в Петербурге построена первая фабрика по производству обуви с каучуковым покрытием.

Состав, строение и свойства натурального каучука

• Еще в 1826г английский химик М.Фарадей установил состав каучука: соединяясь друг с другом, молекулы изопрена образуют высокомолекулярное соединение – каучук.

Состав каучука

Перед вами прибор для разложения каучука. В реакционной пробирке каучук, газоотводная трубка опущена в пробирку с раствором перманганата калия КМпО 4 . При нагревании каучука, продукты его разложения поступают в приёмник с раствором малинового цвета КМпО 4 , который постепенно обесцвечивается. Вывод. Продукт разложения каучука имеет непредельный характер.

Элементарное звено представляет собой изопрен или 2 –метил-1,3 - бутадиен

• СН 2 =СН-СН=СН 2 + СН 2 =СН-СН=СН 2 + …

СН 3 СН 3

-СН 2 -СН=СН-СН 2 -

СН 3 n

Где n –степень полимеризации равна 3000.

Реакция присоединения одинаковых молекул друг к другу при которой образуется полимер, называется реакцией полимеризации.

Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С 5 Н 8 )n

Макромолекулы каучука имеют большую молекулярную массу 15000-500000 и завёрнуты в клубок.

В макромолекуле натурального каучука изопреновые звенья находятся в цисформе и повторяются регулярно. Такие полимеры называют стереорегулярными . Именно такое строение придает натуральному каучуку эластичность и стойкость к износу.

Пространственная изомерия

Свойства натурального каучука

• Эластичность.
• Упругость.
• Водонепроницаемость.
• Газонепроницаемость.
• Растворимость во многих органических растворителях: сероуглероде, бензине, хлороформе.
• Набухает в маслах.
• Диэлектрик – не проводит электрический ток.
• При повышенной температуре становится мягким и липким, а на холоде – твёрдым и хрупким.
• При долгом хранении – твердеет .

Синтетический каучук

«Мало знать, надо и применять. Мало хотеть, надо и делать». И.В. Гёте

«Академик Сергей Васильевич Лебедев – изобретатель синтетического каучука».

В декабре 1927 г группа исследователей под руководством Лебедева С.В. отправили на конкурс 2 кг синтетического каучука и описание способа его получения.

Синтетический каучук прошёл испытание «практикой».

• Из первых килограммов продукции, полученной на опытном заводе в 1931 г., была изготовлена шина.
• Её поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она прослужила 16 тыс. км пробега.

Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева

• В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе и взял для синтеза диеновый углеводород:

1,3-бутадиен более доступный и простой.

• Сырьём для получения бутадиена служил этиловый спирт, полученный из зерна и картофеля.
• Полимеризацию проводил с применением катализатора – металлического натрия.

Этапы получения синтетического каучука

Первый СКБ – бутадиеновый был нестереорегулярного строения

Н 2 С=СН-СН=СН 2 + Н 2 С=СН-СН=СН 2 + …

Na -Н 2 С-СН=СН-СН 2 - Н 2 С-СН=СН-СН 2 - + …

натрий

Н СН 2

С С

СН 2 Н

n

Транс - форма

СКБ нестереорегулярного строения уступал натуральному по эластичности и износостойкости.

• Химики продолжали упорно работать над улучшением свойств СК:
• Задавали молекулам стереорегулярное строение.
• Использовали для синтеза другие диеновые углеводороды и различные вещества.
• Изменяли условия проведения реакций полимеризации и сополимеризации.
• Использовали в качестве сырья нефтяные газы и нефть.

В 1932 г в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству СКБ

Синтетические каучуки являются одним из основных продуктов химической промышленности.

Из них изготовляют около 50 тыс. наименований различных изделий.

Резина

• Натуральные и синтетические каучуки используют в основном в виде резины.
• Для получения резины каучук вулканизируют - нагревают с серой.

• При этом отдельные полимерные цепи каучука «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи.

Резина - продукт частичной вулканизации каучука серой (не более 5% серы ).

Преимущества и недостатки резины

• Резина - полимер имеет трёхмерную пространственную структуру, поэтому обладает:
• более высокой прочностью, эластичностью и устойчивостью к органическим растворителям и изменению температур.
• Имеет высокий коэффициент трения скольжения с сухими поверхностями.
• Имеет большое применение в народном хозяйстве.
• Недостаток -утрачивает пластичность.

Эбонит – вулканизированный каучук (с содержанием серы более 30 % )

• При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом .
• Эбонит является хорошим диэлектриком, из него изготавливают детали электрической аппаратуры, корпусы для моторов и другие изделия.

Инструкция

• 1. Испытайте эластичность каучука и резины. Для этого следует измерить полоски каучука и резины, слегка их растянуть и повторно измерить. Сделайте вывод об эластичности этих веществ.
• 2.Сравните растворимость каучука и резины в органических растворителях (гексан, бензол), сделайте вывод.
• 3. Многообразие каучуков. Изучите коллекцию «Каучуки» и запишите в таблицу их названия.

Применение резины

Резиновая обувь

Незаменимые галоши

« Автомобиль не роскошь, а средство передвижения » Кузьма Прутков

• Современный автопарк России составляет 1 млн. единиц.
• Количество автомобилей с каждым годом в мире увеличивается.
• С увеличением производства машин одновременно возрастает их резиноёмкость.
• В составе механизмов и агрегатов современных автомобилей и кранов имеются сотни наименований и до 1000 штук резиновых деталей.

Автомобиль это научно-технический прогресс в обществе.

• Весь современный транспорт за исключением гусеничного передвигается на колёсах.
• А значит на «резиновом и каучуковом ходу».

Деревянные и металлические колёса давно остались в прошлом.

Каучук и экология

• Эксплуатация шины в среднем составляет 2 года.
• В настоящее время существует проблема утилизации резинотехнических изделий, в частности старых автомобильных шин.
• Только одна фирма «Goodyear»производит 200 миллионов шин ежегодно.
• Назрела необходимость в решении вопросов использования продуктов переработки шин.

Выводы

• Каучуки и резина это непредельные полимеры бутадиеновых углеводородов.
• Для каучуков характерно два вида пространственной изомерии: цис-изомерия и трансизомерия.
• При Цис-изомерии наблюдается стереорегулярное строение макромолекул, что обуславливает свойства: эластичность и изностойкость.
• Применение каучуков зависит от строения их молекул.

Домашнее задание

• 1. Учебник по химии, О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов, Химия, стр. 216 - 218
• 2.Выписать в тетрадь применение каучука и резины в быту и народном хозяйстве.
• 3. Ответить на вопросы 2 – 5 письменно. Стр. 218