Разработка урока по химии в 11 классе по теме: "Пластмассы:строение, свойства, применение".
план-конспект урока по химии (11 класс) на тему

Разработка урока в 11 классе по химии:

Тема: «Пластмассы: строение, свойства, применение».

Урок проводился в 11 классе, где химия не является профильным предметом.

Цель:  закрепить знания о высокомолекулярных соединениях, рассмотреть взаимосвязь практического применения, свойств и строения различных полимеров.

Для этого необходимо решить несколько задач:

Образовательные: Закрепить основные понятия химии ВМС (полимер, мономер, структурное звено, степень полимеризации); рассмотреть реакции получения полимеров и области применения пластмасс.

Развивающие: это формирование навыка комплексного использования межпредметных знаний; умения актуализировать полученные ранее знания; приобретение опыта решения инженерных проблем.

Воспитательные: воспитание культуры общения, организованности, учебной дисциплины, формирование навыка безопасного обращения с полимерными материалами.

Тип урока: объяснение нового материала.

Вид урока: комбинированный

В течение урока были использованы следующие методы обучения:

1) информационно-рецептивный (рассказ, беседа).

2) частично-поисковый (это определение свойств пластмасс)

3) практический (выполнение химического опыта)

Урок сопровождался компьютерной презентацией, которая выполняла в основном иллюстративную функцию. Благодаря этому на уроке был реализован принцип наглядности, который по словам Яна Каменского позволяет раскрасить знания.

Ход урока:  

Организационный  момент: 

У меня есть  к вам вопрос: Любите ли вы науку химию также, как люблю её я? (Ответы обучающихся). Хорошо, а теперь скажите, пожалуйста, любите ли вы есть такой экзотический фрукт, как куруба? (Ответы обучающихся). Почему вы не можете ответить на этот вопрос? Потому что вы никогда его не пробовали. Не кажется ли вам, для того, чтобы что-то понравилось, чтобы в полной мере оценить вкус продукта необходимо его попробовать, и желательно ни один раз. Мне кажется, что те, кто не любит химию, просто-напросто её ещё не распробовали. И сейчас я хочу предложить вам попробовать ещё один маленький кусочек химии, чтобы вы почувствовали вкус к этой науке.

Объяснение нового материала:

Мне кажется, что наука химия тесно связана с развитием общества, с развитием культуры. Вспомните, что в русской поэзии существовал золотой век, связанный с творчеством А.С. Пушкина, М.В. Лермонтова. Существовал и серебряный век. Каких вы можете назвать поэтов серебряного века?  (Ответы обучающихся).

Вся история человечества неразрывно связана с использованием металлов и сплавов. Век каменный сменился веком медным, потом – бронзовым, а затем веком железным, который продолжается до сих пор. Но мы с вами сейчас наблюдаем смену веков. У металлов появились мощные конкуренты. Что это за материалы? (Ответы обучающихся).

 В наши дни пластмассу можно найти практически в каждом изделии. Проведём маленький эксперимент: назовите пять любых предметов, которые есть сейчас у вас, или надеты на вас,  в состав которых входят пластмассы. Мы уже привыкли к пластмассам, они не кажутся нам удивительными.

В начале 70-х гг. ХХ в. любознательные туристы обнаружили в глухом углу бескрайних сибирских лесов семью, прожившую вдали от городов и сел несколько десятков лет. Это семья Лыковых. Что же поразило отшельников больше всего среди вещей, принесенных туристами? Прозрачная полиэтиленовая пленка!

«Стекло, а мнется», – восхищенно сказал седобородый глава семьи, рассматривая полиэтилен, один из многих синтетических материалов, придуманных химиками для облегчения и улучшения нашего хозяйства и быта. Перечислить все области использования пластмасс просто невозможно.

Один из обучающихся читает стихи:

Не знает нынче лишь невежда:
Для книг обложки и одежда,
Линолеум, пенал, портфель,
Игрушек ярких карусель,
Клеенки, куклы, изоленты,
Обои, трубы и брезенты,
Компьютер, телефон, часы,
И что-то просто для красы,

Кожзаменитель и тефлон,
В диванах, креслах – поролон,
В машинах разные детали,
В квартирах окна ими стали,
На стенах и на потолках
Панели, плитка – просто ах!
И упаковкой людям служат,
Имея их, врачи не тужат.

И это ещё далеко не всё.

Так что же такое пластмассы? Какими свойствами они обладают, каково их строение? Вот об этом мы и поговорим сегодня.

Запишите тему урока: Пластмассы: строение, свойства, применение.

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

Полимер и пластмасса - это не одно и тоже. Любая пластмасса содержит полимер, но кроме него в состав могут входить и другие компоненты: красители (придают материалу цвет), наполнители (обеспечивают жесткость пластмассы), пластификаторы (делают материал более эластичным, гибким) и др. Именно полимер связывает все компоненты пластмассы в единое целое, поэтому это самый важный компонент.

Синтетические полимеры получают из органического сырья (нефть, газ, каменный уголь) с помощью различных химических процессов.

В 10 классе изучая темы алкены, алкадиены вы познакомились с реакцией полимеризации, в результате которой и можно получить полимер. Давайте вспомним эти реакции. (Ответы обучающихся).

Реакция полимеризации - это химический процесс соединения множества молекул мономеров в крупные молекулы полимеров.

Можно соединять не только одинаковые мономеры, но и разные. Полимеризация, это не единственный способ получения пластмасс.

Реакция поликонденсации - это процесс образования полимеров из множества молекул мономеров, которые сопровождаются выделением побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

Реакция получения фенолформальдегидной пластмассы. Это была первая синтетическая пластмасса, полученная в 1908 г. Бакелит использовался во многих изделиях, от электрических вилок и расчесок до радиоприемников, часов и даже ювелирных украшений. Сегодня изделия того времени из бакелита представляют большой интерес для коллекционеров.

Макромолекулы полимеров могут иметь различную геометрическую форму в зависимости от строения основной цепи. Поэтому по форме макромолекул полимеры бывают линейными, разветвленными и пространственными (трехмерными).

Структурные звенья линейных полимеров соединены в длинные цепи последовательно друг за другом. Такую структуру имеют: полиэтилен (низкого давления), полипропилен, поливинилхлорид, синтетические волокна.

Чем последняя пластмасса по строению своего структурного звена отличается от предыдущих? (Ответы обучающихся).

Полиэтилен, полистирол, лавсан имеют линейную структуру и являются термопластами, фенолформальдегидный полимер имеет пространственную структуру – термореактопластом. Термопластичность – это свойство пластмасс многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. При этом физическом процессе, похожем на повторяющиеся плавление и кристаллизацию, химических изменений не происходит.

Реактопласты (термореактивные, или термоотверждающиеся, пластмассы). Если процесс полимеризации протекает более чем в двух направлениях, то возникают молекулы, образующие не линейные цепи, а трехмерную сетку, реактопласты. Эти полимеры можно размягчить нагреванием, но при охлаждении они превращаются в твердые неплавящиеся тела, которые невозможно снова размягчить без химического разложения. Необратимое затвердевание вызывается химической реакцией сшивки цепей.

Мы с вами перешли от обсуждения строения, к обсуждению свойств. Я предлагаю вам следующее задание. Пластмассы вытесняют металлы. Следовательно эти материалы имеют ряд преимуществ. Давайте представим, как бы выглядели многие привычные нам вещи, если бы не было пластмасс? (Ответы обучающихся).

Задание в группах: установить по рекламным статьям преимущества и недостатки пластмасс. По окончании работы провести обсуждение.

Преимущества пластмасс:

1. Лёгкость. Некоторые из них в 700 раз легче стали, в 100 раз легче воды и в 25 раз легче пробки. (Пенопласты) Низкая плотность.
2. Главное преимущество пластмасс по сравнению с металлами заключается в том, что их свойства легче регулировать. Поэтому пластмассы быстрее и лучше можно приспособить к требованиям практики.
3. Устойчивость к коррозии
4. Низкая стоимость
5. Гигроскопичность
6. отсутствие запаха и вкуса;
7. стойкость к кислотам и щелочам;
8. изделиям из пластмассы можно придать любую форму;
9. поддаются крошению;
10. обладают электро- и теплоизоляционными свойствами; изоляторы.  Хотя Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2000 г. стали американские исследователи Алан Хигер и Алан Мак-Диармид, а также японский химик Хидеки Сиракава. Ими созданы электропроводящие полимеры - «синтетические металлы».
11. прочность к истиранию.

Правда, у каждого из них, как и у природных материалов, есть свои недостатки, и при выборе приходится их учитывать и сопоставлять с достоинствами.

Недостатки:

1. Промышленность полимеров ставит перед экологией многие серьезные проблемы. Экологическая трагедия состоит в том, что в отличие от природных и искусственных полимеров, для которых существуют ферменты способные их разлагать. Синтетические полимеры не могут самоуничтожаться. Это понятно, синтетические полимеры созданы человеком и не встречаются в живых организмах. Эволюция еще не успела создать условия для самоуничтожения этих веществ. Синтетические отходы нельзя сжигать, т. к. увеличивается загрязнение воздуха очень ядовитыми веществами. Одним из решений этой проблемы синтез полимеров, который по “зубам” некоторым микроорганизмам, существующим на земле. Разработка и внедрение безотходных технологий, совершенствование очистных сооружений и закрытия устаревших производств. Часть таких отходов сбрасывают в Мировой океан. Так, по данным Американского бюро технологической оценки, в океан ежегодно сбрасывается 233 млн штук пластиковых емкостей и около 26 тыс. т упаковочных материалов. Последствия этого – запутавшиеся в пластиковых сетях тюлени, задохнувшиеся в обрывках упаковки черепахи. Описаны случаи гибели тюленей вследствие удушения полиэтиленовыми пакетами, плававшими в воде, которые животные принимали, по-видимому, за медуз – свой излюбленный корм. Около миллиона морских птиц, сотни тысяч тюленей и китообразных погибают ежегодно таким образом.

В масштабах планеты «пластиковая чума» представляет более серьезную опасность для морских животных и птиц, чем загрязнение моря нефтью или химическими веществами. Осознание этого стало причиной заключения международного соглашения, запрещающего сброс пластмассового мусора с кораблей. Это соглашение вступило в силу в начале 1989 г

С отходами полимерных материалов природа часто не может справиться, и химия может прийти ей на помощь. Так, например, создаются полимерные материалы со специальными добавками. Отслужив свой век, эти материалы легко разлагаются под действием света, тепла или специальных бактерий.

2. Однако при использовании полимерных материалов следует учитывать несколько весьма важных обстоятельств. По своему качественному составу большинство полимеров относится к органическим соединениям, содержащим атомы углерода и водорода, поэтому они горючи. Термическое разложение при горении полимеров часто сопровождается выделением таких токсичных газообразных соединений, как СО, НСN, СН2O, НСl и др. Именно этим обусловлены тяжелые последствия при пожарах на судах, в общественных зданиях и производственных помещениях, где используются полимеры в качестве конструкционных и облицовочных материалов.

3. Удовлеторительная термостойкость и хладостойкость.

Лабораторный опыт: Изучение характера горения пластиковых материалов.

Действительно, в настоящее время создана совершенно новая промышленность строительных материалов. Используются полимеры в качестве конструкционных и облицовочных материалов. Они должны быть пожаробезопасными. Опыт проводится в группах. Каждая группа изучает свой материал:

Группа №1 – электрический короб

Группа №2 – пластиковая вагонка

Группа №3 – линолеум – поливинилхлорид (выделение хлороводорода, коптящее пламя, вне пламени не горит.)

Группа №4 – органическое стекло – полиметилметакрилат (желтоватое пламя с синей каймой, потрескивание, эфирный запах.)

Группа №5 – потолочная плитка- пенополистирол ( горит коптящим пламенем, запах стирола)

Группа №6 – искусственная ель – полиэтилен (горит синеватым пламенем, запах расплавленного парафина.)

Горит ли пластмасса вне пламени?

Какого цвета пламя?

Ощущается ли запах?

Участники группы заполняют таблицы с результатами эксперимента, затем проводится обсуждение.

Таким образом, сегодня в нашем распоряжении имеется широкая палитра полимеров, которые продолжают завоевывать мир. Необходимо разумное их использование, дальнейшее усовершенствование их свойств.

Желаю всем творческих успехов, упорства и трудолюбия.