Каучук
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему

Урок   «Каучук»

Цель  урока:  опираясь  на  понятие  о  диеновых  углеводородах, ознакомить  учащихся  с

                       составом,  строением  и  свойствами  натурального  каучука, дать понятие  

                       каучука  со стереорегулярным  строением.  Показать  сущность  процесса

                        вулканизации  каучука,  рассмотреть  области  применения  каучука.            

Задачи  урока:  

   образовательные :   через  организацию самостоятельной индивидуальной работы учащихся,                                                                                             определить  уровень  знаний  по  диеновым  углеводородам,  работы  в парах  рассмотреть

                            причинно- следственную  зависимость  между  его  строением  и  свойствами,

                            ознакомиться с понятием стереорегулярное  строение

   развивающие:  развить  логическое  мышление  на  основе  создания  проблемных  ситуаций,

                            умение  делать  выводы, воспринимать  и  перерабатывать  информацию;

                            умение  быстро  находить  верные  решения  и  отвергать  неверные  суждения;

   воспитательные: воспитывать целеустремленность, ответственное отношение к  порученному

                             делу,  чувство  коллективизма.  

 Оборудование: коллекция  образцов  натурального  и  синтетических  каучуков

                                                   Ход   урока.

I. Организационная  часть.

II.  Самостоятельная  индивидуальная работа  учащихся  с  целью  определения  уровня  знаний  по  диеновым  углеводородам.

Вариант 1. 1.  Диеновые углеводороды имеют общую формулу:

                        а) CnH2n+2     б) CnH2n     в) CnH2n-2          г) CnHn

                             2. Для алкадиенов наиболее характерны реакции:

                           а) замещение    б) присоединение      в) обмен         г) изомеризация

                     3. Кратные связи в диене СН2= СН-СН=СН2 называют:

                          а) кумулированными;   б) изолированными;    в) сопряженными;

                     4. Название  углеводорода     СН2=С - СН2 - С=СН2

                                                                                СН3           СН3    

                          а) 2,4-диметилпентадиен-1,4;      б) 2,4- диметилпентадиен;  

                           в)  2,4- метилпентадиен-1,4;   г)  диметилпентадиен-1,4;  

                       5. Бутадиен-1,3  реагирует  по  отдельности  с веществами  набора:

                      а)СО2, НСl, Br2;    б)О2, Н2, N2;   в)СН4, КМnO4(р-р), Н2О;    г)НBr, Br2;  H2;

Вариант 2   1.Общую формулу CnH2n-2 имеют:

                        а) алканы,    б) алкадиены,  в) алкены   г) все ответы верны.

                              2. Для  алкадиенов не  характерна  реакция:

                        а) гидрирования  б) горения  в)гидрогалагенирования г)галогенирования на свету

                    3. Кратные связи в диене СН2= С=СН-СН3 называют:

                          а) кумулированными;   б) изолированными;    в) сопряженными

                     4. Название  углеводорода     СН3- С = СН – С = СН2

                                                                                 СН3         СН3

                           а) 2,4 – метилгексадиен-2,4    б) 2,4 – диметилгексадиен

                            в)  диметилгексадиен-2,4        г) ) 2,4 – диметилпентадиен- 2.4

                      5. В  уравнении  полного  сгорания  на  воздухе  дивинила  сумма  коэффициентов      

                         равна:    а) 19;       б) 15;      в) 27;    г) 35;

   СЛАЙД 2   Ответы  для  самоконтроля: 

          Вариант 1.     1  -  в);          2  -  б);        3  -  в)          4  -  а)         5  -  г)

          Вариант 2      1  -  б);           2  -  г)         3  -  а)          4  -  г)          5  -  б)

                                    Объяснение  нового  материала

         Страница  1.    История  открытия  каучука.  (Творческое  задание).

СЛАЙД  3

Каучук существует столько лет, сколько сама природа. Окаменелые остатки   каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трех миллионов лет. Каучук на языке индейцев означает «слезы дерева». Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций  инков и майя в Центральной и  Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.

СЛАЙД 4

Природный каучук стал известен  в Европе еще в конце 15 в. Первыми из европейцев его увидели участники второго  путешествия Христофора Колумба  в Америке. Тогда они узнали, что индейцы  получают «слезы дерева» из  млечного сока тропического  растения гевея и используют его  для изготовления обуви, мячей,  небьющейся посуды.

СЛАЙД 5

Много лет испанцы пытались повторить водонепроницаемые вещи (обувь, одежду, головные уборы) индейцев.  Но все попытки были неудачными. В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош предложил класть  тонкий слой каучука между двумя слоями ткани и из этого материала  шить водонепроницаемые плащи. Непромокаемый плащ из прорезиненной  ткани до сих пор носит его имя. Но эти плащи зимой становились твердыми от холода, а летом расползались от жары.

    Страница 2.  Строение  каучука.  Обратимся  к  строению  каучука.

Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов — углерода и водорода, то есть, относится  к  классу  углеводородов.  Изучение  свойств     каучука  показало, что  при  температуре  без  доступа  воздуха  он  разлагается  с  образованием  маслянистого  вещества – изопрена. А при полимеризации  изопрена  получается  каучук.  На  основании  этих  данных  был  сделан  вывод, что  молекулы  натурального  каучука  состоят  из  остатков  изопрена.

(2-метилбутадиен-1,3): СН2 = С – СН = СН2

                                                   СН3

СЛАЙД 6 Процесс  полимеризации  изопрена  можно  выразить  схемой:

при полимеризации изопрена раскрываются обе его двойные связи, а в элементарном звене полимера двойная связь возникает на новом месте — между атомами углерода 2 и 3.

       Рассмотрев  реакцию  полимеризации  каучука,  мы  видим, что  макромолекулы  каучука  имеют  линейную  структуру. Кроме  того,  обратим  внимание  на строение  структурного  звена  полимера, в  составе  которого  сохраняются     -связи.  и  это так же  накладывает  свой  отпечаток  на  их  свойства. Мы  встречались  уже  с  полимерами  линейной  структуры.  Например, полиэтилен, полипропилен.

                                n  CH2 = CH   ----    --CH2  --  CH   --   n

                                                CH3                           CH3

  Однако  свойства их  отличаются. В  этом  нам  предстоит  разобраться. Дело  в  том, что  содержащая  двойные  связи  полимерная  цепь может  иметь  две  различные  пространственные  конфигурации .

   Какие виды  пространственных   конфигурации   возможны?

СЛАЙД 7 Групповая  работа.

           Ваша  задача, ознакомиться  с 3 и 4-ым  абзацами   параграфа «Натуральный  и   искусственный  каучук»  и  определить, какая  же  конфигурация  характерна  для  натурального  каучука и  как  она  влияет  на  свойства  каучука, какое  строение  называется  «стереорегулярным».  Каковы   важнейшие  свойства  каучука?

(Молекулы натурального каучука имеют  цис-  форму,  которая  способствует  естественному  скручиванию  их  в  клубок,  что  и  обуславливает  высокую  эластичность   каучука).

СЛАЙД 8       Свойства  каучука.

 Важнейшие  свойства  каучука – эластичность, т.е.  способность  растягиваться  и  сжиматься  под  действием  внешней  нагрузки, а  затем  восстанавливать  прежнюю  форму

после  снятия  нагрузки. При действии даже малых усилий   обладает обратимо деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых  тел  эта величина не превышает 1%.   Но  свойством  эластичности  натуральный  каучук  обладает  в  узком  интервале  температур.  При  температуре  40о  он  становится  мягким  и  липким, а  при  холоде – хрупким  и  твердым. Стойкость  к  износу.

 Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и затем растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике. Кроме  того  он  хороший  электроизолятор

     Страница  3.  Вулканизация  каучука. (творческое  задание 2-ой  группы).

СЛАЙД 9. Американский изобретатель Чарльз Гудьир с 1834 г. упорно пытался «спасти» каучук. Но только в 1839 г. ему повезло. В этом году он обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время  Гудьир обнаружил кожеподобный материал — резину.[4] Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины

СЛАЙД 10. Вулканизация – это процесс  нагревания   каучука с небольшим количеством серы. Макромолекулы натурального каучука, построенные линейно, под действием серы подвергаются   «сшивке» за  счет  того,  что  атомы  серы  присоединяются  к  молекулам  каучука  по  месту  разрыва  некоторых  двойных  связей и  как  бы  сшивают  их  дисульфидными  мостиками.. В результате образуется резина, имеющая трёхмерную пространственную  структуру , более прочная и  твёрдая, чем невулканизованный  каучук.

ВОПРОС: Чем  объясняются    различия  в  свойствах  резины  и  каучука?                              

     Страница  4.  Синтетический  каучук.

СЛАЙД 11 В  течение  долгого  времени  использовали только натуральный  каучук, которым  располагают немногие  страны.  Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно  давать  лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Пионерами  в организации промышленного  производства  синтетического  каучука  была  наша  страна[3]

    Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных  сред.

 СЛАЙД 12.Необходимость создания  сырьевой базы резиновой  промышленности  независимо  от  импорта побудила  ВДНХ в1926 году  объявить  конкурс на лучший  способ  получения синтетического  каучука. Условия конкурса  были  жесткие. Кроме  описания  способа  получения  и  представления 2 кг синтетического  каучука, требовалась разработанная  схема заводского  производства. [2] В  результате  многолетней  напряженной  работы  профессору  Военно-медицинской  академии  в  Ленинграде  Сергею  Васильевичу  Лебедеву  удалось  разработать  синтетический  способ  получения  каучука, и  с  1932  г.  Советский  Союз  был  первой  в  мире

 страной  организовавшей  крупное  производство  каучука.

СЛАЙД 13.  Групповая  работа  

    Ознакомьтесь со 2 абзацем в разделе «Синтетический каучук» и ответьте:  В  чем  суть  работы  С.В. Лебедева?  Из  какого  в-ва  был  изготовлен  первый  синтетический  каучук?  Почему  он  уступал  по  свойствам  натуральному  каучуку?

       (  В  разработке  синтеза  каучука  Лебедев  пошел  по  пути  подражания  природе.                                                               Поскольку  натуральный  каучук – полимер  диенового  углеводорода, то Лебедев      воспользовался  более  простым  и  доступным  углеводородом – бутадиеном. Бутадиен получался  для  этой  цели  из  этилового  спирт   )

   СЛАЙД 14.     Свойства синтетического    каучука зависят от вида мономера. Так  на  основе  бутадиеного  каучука  получают  резину,  которая  используется  в  изделиях  массового  назначения(шины, защитные  оболочки  кабелей, проводов,  ленты).  Резина  на  основе  хлорпренового  каучука  обладает  бензо-,  масло-,  теплостойкостью,  негорюча.

СЛАЙД 15.   Закрепление  материала

1.Каким  стоением  должен  обладать  изопреновый  каучук, чтобы  свойства  его  были  близки  к  натуральному?

2.Почему  натуральный  и синтетические   каучуки  неустойчивы  к действию  брома?

3.Какая  особенность  строения  обуславливает  эластичность каучука?

4.Почему  каучук и резина имеют разные свойства?

5.Приведите формулы мономеров, из которых могут быть получены синтетическ. каучуки?  

Дом. Задание:   Параграф  16, задания  1-4.

 Литература:

1. Учебник  «Химия» 10 класс базовый уровень 2011г
2. Книга для  чтения по органической химии 1985г.
3. www.Works.tarefer.ru/94/100140/index.html реферат: «Каучуки»
4. www.referats.net/pages/referats/rkr/detailed/19806.html