Поняття про полімери на прикладі поліетилену. Використання полімерів.

Тема. Поняття про полімери на прикладі поліетилену. Використання полімерів.

Цілі уроку: сформувати в учнів поняття про полімери на прикладі поліетилену; познайомити з новим типом хімічних реакцій – полімеризації; ввести поняття «полімер», «мономер», «ступінь полімеризації», «мономерна ланка»; формувати в учнів вміння аналізувати, зіставляти, робити висновки; розвивати вміння писати рівняння полімеризації; виховувати бережливе ставлення до навколишнього середовища.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Форма проведення: захист проектів

Обладнання: проектор, екран, плакати – проекти, зразки поліетилену, полімерів, колекції «Каучук», «Пластмаси», реактиви, хімічний посуд, куле –стержневі моделі.

Хід уроку

I. Організаційний етап

Вчитель. Знову дзвоник пролунав,

Урок хімії у нас.

Цікава подорож чекає,

Країна полімерів двері відчиняє.

Вас прошу не зівати

Міцні знання тут здобувати.

1. Актуалізація опорних знань

Ми з вами розпочали вивчати органічні сполуки. Пропоную повторити, про що ж ми дізналися?

Медіа – гра «Абетка»

1. Речовини, загальна формула яких СnН2n (алкени)

2. Місце утворення метану (болото)

3. Тетрахлорометан – засіб гасіння (вогню)

4. Це реакція повного окиснення метану (горіння)

5. Формула С10Н22 має вуглеводень (декан)

6. Ненасичений вуглеводень, що горить світним полум’ям (етилен)

7. Ці зв’язки називають … СН2 = СН2 (кратними)

8. Встав пропущене слово: ацетилен трохи … за повітря (легший)

9. Що зображено на малюнку? (модель)

10. Вуглеводні, у яких не всі атоми Карбону насичені атомами Гідрогену називаються (ненасиченими)

11. Вуглеводень, формула якого С8Н16 (октен)

12. Насичений вуглеводень, що має п’ять атомів Карбону (пентан)

13. Що зображує даний запис? СН2=СН2 + Н2 СН3 - СН3(реакція)

14. Ці формули називаються…СН2=СН2; СН3 - СН3 (структурні)

15. Етилен горить з виділенням (теплоти)

16. Дана реакція називається реакцією …СН4 + Сl2 СН3Сl + HCl (хлорування)

17. Хто в нашому класі хоче більше дізнатися про органічні сполуки? (я)

Учні перевіряють свої роботи на бланках відповідей, кожна правильна відповідь 0, 5 бала.

III. Мотивація навчальної діяльності учнів

Гра «Заморочка із бочки»

Учень приносить бочку, де знаходяться підказки про речовину, яку ми будемо вивчати на уроці. Учні по черзі витягують підказки.

• тверда речовина; білого кольору; масний на дотик; легший за воду; міцний; добре плавиться; пакети, кульки.

Вчитель. «Як ви гадаєте про що йде мова?» (Полімери, поліетилен).

«Так. Молодці, відгадавши заморочку ви визначили тему нашого уроку». Учні записують тему уроку в зошити.

А щоб визначити мету уроку я пропоную вам вправу, яка називається «Вільне письмо». Ви повинні написати все, що вам відомо про полімери, а в кінці уроку ми перевіримо чи все вам було відомо, чи можливо сьогодні ви дізнаєтеся про щось нове.(Вибірково учні читають свої листи).

Вчитель. Як видно із ваших листів ви ще не все знаєте про полімери. Тож метою нашого уроку буде дізнатися, що таке полімер, яка будова полімерів, коли вперше з’явилися полімери, які фізичні та хімічні властивості мають полімери, галузі їх застосування та чи впливають вони на навколишнє середовище.

IV. Вивчення нового матеріалу.

Вчитель: «Сьогоднішній урок буде не стандартним не лише за формою, але й за змістом. Незвичайність його полягає в тому, що сьогодні ми вперше познайомимося з новим видом роботи – захистом проектів.

Проект - учнівська самодіяльність, конкретна практична творча справа. Поетапний рух до мети, що визначається завданням. Докладніше перед захистом проекту. Працювати ми будемо в групах. Кожна група виконала проект на ватманах, які прикріплені на дошці заздалегідь.

I група «Історики» працювала над проектом «Історія виникнення полімерів».

II - «Хіміки» – Склад полімерів.

III «Технологи» - Фізичні та хімічні властивості полімерів.

IV «Промисловці»– Галузі застосування.

V «Екологи»– Полімери та навколишнє середовище.

Ви повинні розповісти про роботу над якою працювали.

Під час захисту проектів нам потрібна група експертів. Я пропоную цю роботу нашим гостям. Протягом уроку вони будуть аналізувати виступи груп і оцінювати презентації та захист проектів за параметрами.

Група Параметри _____	Історики	Хіміки	Техно­логи	Промисловці	Еко­логи
1. Компетентність (2 б.)
2.Організованість роботи групи(1,5б)
3. Коректність методів досліджень і обробки(1,5б) даних(1,5б) (1,5 б.)
4. Уміння аргументувати свої висновки, лаконічність (1,5 б.)
5. Уміння відповідати на запитання опонентів, експертів (1,5 б.)
6. Оригінальність форми представленої презентації, естетика оформлення (2 б.)
Разом балів: 10

В свою чергу керівники груп будуть оцінювати індивідуальну роботу учнів в групі.

Склад групи П. І. учня	Розв’язування вправ, мозковий штурм 0,5 б	Робота над проектом	Активність під час уроку	Загальна кількість балів
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Вчитель. Тож вирушаємо в країну Полімерів. Людська цивілізація весь час потребує різних предметів споживання, а для їх виготовлення потрібна сировина. Що потрібно для виробництва полімерів. Чи можливо вони існували вічно?

Для захисту проекту запрошується перша група.

Керівник групи. Девізом нашої групи є: «Думати і діяти, діяти і думати – ось мета нашої мудрості» Гете.

Перш ніж захищати наш проект ми хотіли б задати запитання класу: «Як ви думаєте, чи давно людство почало використовувати полімери?»

Назва «полімер» була запропонована відомим шведським хіміком І. Берцеліусом в 1883 році. Але вивчення полімерів почалося пізніше, в 60 – 70 – ті роки минулого століття. Та метою нашої роботи було все ж таки вияснити як давно людство почало використовувати полімери? І ось, що нам вдалося вияснити.

Користуватися ними людство почало за багато тисяч років до того, як розвів вогонь перший алхімік. Не вірите? Скажіть тоді, будь ласка, з якою зброєю виходили на мамонта первісні мисливці? Правильно, спочатку мамонтів заманювали та заганяли в пастки, а потім добивали камінням, дубинками та коп’ями. Так ось дубинки ці були зроблені із дерева – природного полімеру. Самі охотники були вдягнені в шкури звірів, які являються природними полімерами. Натуральні текстильні волокна – це льняні, бавовняні, шерстяні - також можна віднести до цього класу. А цими волокнами люди користуються порівняно давно. Так що полімерів навкруги нас значно більше ніж ми думаємо. І ці матеріали є більш досконалі. І це не випадковість, адже природа створювала їх мілліарди років. Та цих матеріалів стало замало для людей і вони почали створювати нові матеріали. Яким же чином? Як отримують полімерний матеріал ми з вами подивимося на прикладі відомої всім гуми. А історія її починається дуже давно, з тих пір як Колумб та його супутники в 1492 році ступили на землю, де ще не бували європейці, як ви вже мабуть здогадалися із географії – це був Новий світ. Із своєї подорожі вони привезли м’яч із «еластичної деревної смоли». Цей м’яч був твердий, досить важкий, але відзначався пригучістю. Та Колумб і уяви не мав як робляться ці м’ячі. Про це стало відомо від французького вченого Шарля Кондаміна. В 1735 – 1743 роках він перебував в Південній Америці. Ось що він розповідав: «В провінції Есмеральда росте дерево. Місцеві жителі називають його «геве». Воно із розрізів кори виділяє білий молочний сік, який поступово застигає та темнішає на повітрі. В провінції Кіто його наносять на тканини і таким чином вони не промокають. Місцеві жителі роблять взуття із одного шару, який також не промокає. Вони також обмазують соком глиняні форми у вигляді пляшок, потім коли сік стане твердим виймають форму, при цьому отримують легкі сосуди, які не б’ються і є зручними для зберігання рідини. Пропонуємо вам подивитися на природний полімер – демонстрація зразка із колекції.

Після подорожі Кондаміна новий матеріал поступово став поширюватися по Європі. В1811 році відкрилась перша гумова фабрика.

Керівник групи. «У вас є запитання?»

Учень із класу. «Да. Мені хотілося б дізнатися, а як давно виник поліетилен?»

Представник групи. «Поліетилен з’явився набагато пізніше. Та на сьогоднішній день він носить звання «пластика номер один». Почалася ж його історія так. В 30 – ті роки нашого сторіччя англійський концерн «Ай – Си - Ай» проводив програму дослідження деяких реакцій під високим тиском. І під час реакцій є етиленом вчені помітили на стінках реактора почав осідати білий осад. Одному із вчених захотілося провести аналіз цього осаду. Як виявилось ця речовина нагадує гуму, природний каучук. В 1953 році німецький хімік Циглер розробив технологію полімеризації. І з тих пір ця галузь лише удосконалювалась і розвивалась». Демонстрація колекції «Полімери».

Захист проекту другої групи «Склад полімерів». Під час захисту проекту учні використовують презентацію.

Керівник групи. При роботі над проектом ми керувалися китайською народною мудрістю «Не бійся, що не знаєш, - бійся, що не навчишся», і ось про що ми дізналися. «Полімерами називають речовини, молекули яких складаються з великої кількості структурних одиниць – елементарних ланок (учні записують визначення поняття в зошити, поняття зображене на слайді). Пропонуємо вам розглянути склад, будову молекули полімеру на прикладі поліетилену. Так група істориків нам повідомила, що вперше штучно поліетилен було отримано з етилену, під високим тиском. Тобто поліетилен складається із декількох молекул етилену. Згадаємо його формулу.

СН2 = СН2 (зображена на плакаті)

Як же це відбувається? А реакція ця нова для нас і називається вона – полімеризація. Реакція відбувається за підвищених тиску і температури та за наявності каталізатора.

Процес послідовного сполучення молекул низькомолекулярної речовини з утворенням високомолекулярної називається полімеризацією

(від грец. полі — численний, багато, і мерос — частина).

Унаслідок полімеризації етилену утворюється полімер етилену поліетилен:

СН₂ = СН₂ + СН₂:=СН₂ + СН₂=СН₂ + ... - — СН₂— СН₂— + — СН₂— СН₂— + — СН₂— СН₂— +... - — СН₂— СН₂— СН₂— СН₂— СН₂— СН₂— ...

Або у скороченому вигляді:

nСН₂=СН₂ - (—СН₂— СН₂— )n

Етилен Поліетилен

Вихідні низькомолекулярні речовини називаються моно­мерами (від грец. моно — один). Етилен — мономер у реак­ції полімеризації.

У структурі полімеру можна визначити фрагменти, що повторюються по всій довжині ланцюга, у поліетилені це групи — СН₂ — СН₂ — . Такі групи атомів, що повторюють­ся і становлять основу хімічної будови полімерного ланцю­га, називаються мономерними ланками.

Число п, що показує, скільки молекул мономера сполу­чається, утворюючи полімери, називається ступенем поліме­ризації.

Мономерна ланка

nСН₂=СН₂ - (—СН₂—СН₂ —)n

Мономер Полімер Ступінь полімеризації

Високомолекулярні речовини, які складаються із декількох низькомолекулярних речовин називаються полімерами.

У масі полімеру є молекули довші й коротші, з вищим і нижчим ступенями полімеризації, відповідно з більшою і меншою молекулярними масами. Тому заведено говорити про середню молекулярну масу полімеру.

Керівник групи. «Слухаємо ваші запитання?»

Учень із класу. «Чи можете ви продемонструвати модель молекули поліетилену?»

Керівник групи. «Да. Ось. Будь ласка»(демонстрація куле - стрижневої моделі молекули поліетилену).

Чи зрозуміли ви про те, що ми хотіли вам доповісти ми пропонуємо вам таке завдання. За фрагментом молекули поліпропілену визначте мономер, мономерну ланку. Напишіть структурні формули. Яка група найшвидше? – представник групи, яка перша справилася із завданням пише на дошці.

( - СН2 – СН – СН2 – СН – СН2 – СН - )n

CН3 CН3 CН3

Захист проекту третьої групи «Фізичні та хімічні властивості поліетилену»

Капітан команди. «Девіз нашої команди: «Знай, умій, застосовуй».

Ми пропонуємо провести конкурс, який називається «Дослідник». Та пам’ятайте, після того як закінчимо роботу досліджень ми повинні сформулювати висновки про фізичні та хімічні властивості поліетилену. Працювати ми будемо в групах. До кожної групи зараз підійде консультант із нашої дослідницької групи, він буде вам допомагати. Та перш ніж розпочати роботу згадаємо правила техніки безпеки при роботі з тими реактивами і матеріалами, які знаходяться перед вами.

Гра «Ланцюжок». Учні розпочинають словами: «Під час роботи з хімічними реактивами ми повинні …»

На столах в учнів картки із дослідницькими завданнями, лотки з реактивами та обладнання. Керівники команд разом з представниками із дослідницьких груп виконують досліди. Роблять відповідні записи в зошитах.

Інструкційна картка

Фізичні властивості поліетилену

Дослід № 1.Фізичні властивості поліетилену

Розгляньте шматочки поліетилену, зверніть увагу на колір, запах. Випробуйте на пластичність, міцність. Зробіть висновки.

Дослід № 2. Дія температури на поліетилен

Шматочок поліетилену затисніть у затискачі та піднесіть до полум'я спиртівки. Зверніть увагу на те, як горить, який запах виділяється. Охо­лодіть його та скляною паличкою змініть його форму. Зробіть висновки.

Дослід № 3. Дія кислот, лугів, розчину калій перманганату
на поліетилен

Покладіть шматочки поліетилену на планшетку та капніть на них кислоту, луг і розчин калій перманганату. Зробіть висновки.

Дослід № 4. Дія води на поліетилен

Покладіть шматочок поліетилену в склянку з водою. Зробіть висновки.

Обговорення результатів досліджень.

Який висновок ми можемо зробити про властивості полімерів? Учні формулюють висновки.

Захист проекту четвертої групи «Галузі застосування».

Керівник групи. «Девіз нашої команди є слова М. В. Ломоносова: «Широко простирає хімія руки свої у справи людські». Властивості поліетилену зумовлюють його широке застосування. Щоб надати полімеру потрібних експлуатаційних властивостей, тобто перетворити його на пластмасу – матеріал із якого можна виготовляти різні вироби, до полімерної маси добавляють спеціальні речовини. Наприклад, завдяки пластифікаторам твердий полімер перетворюється на еластичний матеріал. Щоб зробити пластичну масу поруватою до неї додають речовини, в результаті розкладання яких виділяються гази; таким чином виготовляють пінопласти(демонстрація). Для підвищення термо-, світло- і хімічної стійкості добавляють стабілізатори й антиоксиданти, для забарвлення пігменти, щоб запобігти наелектризованості – антистатика; у пластмаси вводять також наповнювачі – кварц. Крейду, волокна, які знижують вартість матеріалів й поліпшують механічні властивості.

Пластмаса=

Полімер+

Пластифікатор+

Стабілізатор+

Антиоксидант+

Пігмент+

Антистатик+

Наповнювач.

За допомогою тлумачних словників з’ясуйте суть цих термінів(домашнє завдання)

А ще ми вважаємо, чим сто разів почути, краще один раз побачити. Тож дивіться(учні демонструють вироби із поліетилену та дають їм характеристику).

1. Поліетилен електротехніці. Він став незамінним матеріалом для ізоляції дротів у радіолокаційних, радіотехнічних, телемеханічних та інших подібних приладах.

2. У хімічній промисловості із поліетилену виробляють вентилі, засувки , а також футерівку апаратів, що працюють в умовах дії хімічно активних речовин.

3. У будівництві його використовують для виготовлення труб. Труби з поліетилену значно легші за сталеві, завдяки гнучкості добре вкладаються в траншеї, не бояться корозії, а в разі замерзання в них води не тріскаються.

4. Нині полімерні матеріали використовують більш ніж у 50 галузях сільського господарства. Найширше використовують полімери в технології вирощування рослин на захищеному грунті. Прозорі плівки з поліетилену водо – та повітронепроникні, але добре пропускають ультрафіолетове проміння; їх широко використовують для засклення парників і теплиць замість важкого скла, а також для вкривання плодово – ягідних культур та саженців від заморозків.

5. Поліетиленові плівки – чудовий пакувальний матеріал для найрізноманітніших предметів, починаючи від продуктів харчування до машин і механізмів.

6. З поліетилену виробляють дуже легкий і гігієнічний посуд.

7. На основі поліетилену виробляють пластмаси.

Вироби із пластмас(спортивне взуття, спортивний інвентар і т. д) . Пластмаси належать до найважливіших сучасних матеріалів. Це зумовлено тим, що вони мають властивості завдяки яким їх використання стає економічно вигідним. До них належить: низька густина(легкість), хімічна стійкість, низька теплопровідність, легкість забарвлювання, високі оптичні якості, а також можливість змінювати ці властивості в широких межах. Те ж саме можна сказати і про машинобудування. Майже три чверті внутрішньої обробки салонів легкових автомобілів, автобусів, літаків, річкових і морських судів і пасажирських вагонів виконується нині з декоративних пластиків, синтетичних плівок, тканин, штучної шкіри. Більш того, для багатьох машин і апаратів тільки використання антикорозійної обробки синтетичними матеріалами забезпечило їх надійну, довгострокову експлуатацію.

Керівник групи: «Ваші запитання».

Учень із класу: «Я чув що деякі полімерні матеріали використовують в медицині. Чи правда це?»

Представник групи: «Да це дійсно так. Наведу деякі приклади. В наші дні досягнуті великі успіхи в лікуванні таких захворювань очей як катаракта, глаукома, близькорукість, завдяки мікрохірургії ока. Одна із самих поширених в світі операцій – вживлення штучного кришталика. Він повинен відповідати таким вимогам: м’якість, еластичність. Це дозволить завернути його у вигляді трубочки і через дуже маленький розріз ввести в око під час операції. Всім цим вимогам відповідають штучні полімери – силікон. До цього часу він використовувався для створення кровоносних судин та в косметології, а зараз знайшов інше використання. Зір у таких хворих відновлюється вже в перші дні після операції, а післяопераційний період проходить без ускладнень. Також було створене штучне серце. Воно нагадувало звичайні гумові трубки, які мають клапани.

А кому доводилося носити важкий і незручний гіпс? Зараз на зміну йому приходить гіпс синтетичний, еластичний. Занурена в теплу воду спеціальна гума становиться м’якою та щільно прилягає до пошкодженої ділянки тіла. А в холодній воді вона застигає і стає твердою. І таких прикладів можна наводити багато. Я пропоную вам ознайомитися із зразками колекції полімерів та продовжити список їх застосування.(Робота з колекціями).

Гра «Хто найбільше?» - яка група найбільше назве полімерних матеріалів, про які сьогодні не згадувалось та вони використовують у побуті.

Захист проекту п’ятої групи «Полімери та навколишнє середовище».

Керівник групи. «Девіз нашої команди: «Ми так радикально змінили середовище, що тепер для того, щоб існувати в цьому середовищі, ми повинні змінити себе» Н. Вінер.

Як ви вже помітили, що наше життя ми не можемо уявити без полімерів. Але треба пам’ятати, що полімери не піддаються руйнуванню під впливом повітря або води. Всі ми з вами користуємося поліетиленовими пакетами. Та як вияснилося вони є дуже небезпечні для нас. Головна їх проблема в міцності, яка і є їхнім недостатком. Як відомо всі ці вироби рано чи пізно виходять із ладу, але для того щоб вони зруйнувалися необхідно прикласти немало зусиль. Існує декілька способів щоб позбутися від полімерних відходів: спалювання, захоронення, відправка на смітник. Та нажаль ці варіанти тільки погіршують і без того тяжкий стан навколишнього середовища. При захороненні та на смітнику поліетиленові плівки розкладаються протягом 400 років. При цьому вони утворюють ряд токсичних відходів. При спалюванні поліетиленових плівок в атмосферу також виділяються шкідливі речовини. Експерти говорять, що кожного року в світі використовується та викидається від 500 до 1 трилліона поліетиленових плівок. В зв’язку з цим екологи вже давно говорять про те, що від використання поліетилену потрібно відмовитися, або наші населені пункти потонуть від сміття, яке не розкладається роками. Дуже прикро буває, коли ми знаходимо на колись чудовому місці у лісі, на природі після відпочинку банки, пляшки, обривки поліетилену. Щоб полімери були перероблені природними силами, мають минути тисячоріччя, а частина з них узагалі не може бути включена до біологічного кругообігу. Так, полімери не розпадаються, вони накопичуються й можуть зберігатися тривалий час. Тому важливе завдання стоїть перед хіміками – створення таких полімерів, які можуть бути зруйновані мікроорганізмами.

«Які у вас є питання?»

Учень з класу. «А який саме вплив здійснюють поліетиленові вироби на здоров’я?»

Представник групи. «Поліетилен дуже небезпечний для нашого здоров’я. Подумайте самі. В наш час його виготовляють із непереробленої нафти за допомогою технології «крекінга» (перегонки), в процесі чого отримують тверді та м’які види. Із м’якого поліетилену виготовляють оболонки для ковбаси та інші харчові упаковки. Таким чином шкідливі речовини разом із продуктами харчування потрапляють до нас в організм. В деяких зарубіжних країнах (Японія, Аргентина, Франція) вирішили відмовитися від поліетиленових пакетів, замінити їх паперовими аналогами.

Учень з класу. «А як же бути із пластиковим посудом?»

«Хочеться наголосити, що крім поліетилену медики та хіміки вважають дуже небезпечним і пластиковий посуд – особливо пляшки. Вони вияснили хімічний склад цього посуду і встановили, що в ній міститься полістирол, поліпропілен і смоли. Крім того ці пляшки містять речовини, які можуть викликати у людей цукровий діабет та серцево – судинні захворювання. Не можна використовувати пластиковий посуд для вживання гарячих напоїв. Так як при нагріванні їх виділяються токсичні речовини, які поступово накопичуються в печінці та нирках. Але наука не стоїть на місці і вчені вже придумали як замінити пластикові матеріали на більш небезпечні, виготовлені із природних матеріалів – целюлози, поліпептидів. Та все ж їх ще не достатньо. І тому хочеться звернутися до вас із такими словами:

Зупинись, Людино, озирнись і подумай,

Що тебе чекає, якщо ти не зможеш,

Як колись, босоніж іти зеленим гаєм,

Якщо ти не зможеш до озер, ніби до люстерка, нахилитись, -

Якщо ти не зможеш відтепер із криниці жодної напитись,

Якщо раптом, звідки ні візьмись, —

Газ страшний почне тебе душити.

Зупинись, Людино, озирнись

І подумай, як нам далі жити?!

V. Узагальнення та систематизація знань учнів

Вчитель: «Урок закінчується. Спробуємо відповісти, який результат цього уроку?»

1. Рефлексія «Чи отримали ви сьогодні для себе корисну інформацію. Якщо «да», то підніміть червону картку, якщо «ні» - зелену.

2. Гра «Мікрофон» продовжити фразу: «Сьогодні на уроці я дізнася про…

3. Уявний експеримент( за наявності часу): «Уявіть собі, що ви потрапили в країну де можна одержати будь – які полімери.

Завдання «Якщо в молекулі етилену замінити один атом Гідрогену на атом Хлору, матимемо хлорвініл СН2=СН. З хлорвінілу добувають поліхлорвініл. Напишіть реакцію полімеризації».

Сl

1. Підсумок уроку

Слово екпертам. Виставлення оцінок.

VI. Домашнє завдання

Вивчити § 23, вправа. 2, 3. Робота з орфографічним словником.

Написати твір на тему: «Полімери в моєму житті», висвітлити переваги та недоліки полімерів.