Тип урока: Урок изучения нового материала с первичным закреплением.
Цель для учащихся:
1) Что такое природный каучук?
2) Знать историю получения.
3) Строение.
- Уметь писать реакцию получения каучука.
- Физические и химические свойства.
- Сущность вулканизации.
1) Установление причины упругости каучука
2) Механизм процесса вулканизации
3) Сравнить свойства каучука и резины.
Оборудование: к/ф “Каучук”, коллекции, плакаты, алгоритмы, тексты для I и II вариантов, дидактические задания для взаимопроверки.
Современная химия проникает во все уголки промышленного производства. Многие вещества для производства берут из живой природы.
На доске тема урока: “Природный каучук” и план урока.
Девиз урока:
“Меняя каждый миг свой образ жизни прихотливый
Капризна как дитя, и прозрачна как дым,
Кишит по всюду жизнь в тревоге суетливой
Великое смешав с ничтожным и смешным..."
Сбылись слова великого ученого химика М.В. Ломоносова, который в свое время видел необъятные возможности химии.
Он писал: “Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие, куда не посмотри, куда не оглянемся, везде обращаются перед очами нашими успехи ее прилежания”.
Будущее показало всю правоту слов нашего гениального соотечественника.
Сегодня на уроке мы познакомимся с одним из природных материалов, которые человек поставил на свою службу - природный (натуральный) каучук - природный полимер.
Учащиеся по плану формируют цель урока. Далее просмотр кинофильма "Каучук", где учащиеся наблюдают как добывают каучук в Южной Америке, собирают. Какими свойствами он обладает. Кто и когда впервые стал его использовать.
На столах у вас алгоритм выполнения задания по взаимопередаче тем и тексты с информацией. По алгоритму вы должны выполнить задания и сделать записи в тетради. Эта работа займет 15-20 минут, а затем вы будете работать в парах по передаче тем. В тетрадях вы оставляете краткий конспект и отвечаете на вопросы I и II уровней.
Вопросы I уровня составлены по тексту блока информации.
Вопросы II уровня ставятся как познавательные и требуют применения знаний.
Вопросы III уровня творческие, где необходимо установить причинно-следственные связи.
После обмена информации взаимоконтроль. Ответить на вопросы:
I вариант
- Запишите формулу: 2 метил бутадиен 1,3
- Вычислите молекулярную массу природного каучука, если степень полимеризации 2500.
- Чем отличается резина от природного каучука?
- Почему природный каучук обладает высокой эластичностью?
II вариант.
- Как и из чего получают природный каучук?
- Запишите формулу изопрена.
- Запишите общую формулу природного каучука.
- Чем латекс отличается от каучука?
Затем учащиеся проверяют работы друг друга с использованием образцов и выставляют оценки. Итоги подводит учитель.
Вы познакомились с природным (натуральным) каучуком с его нахождением в природе и свойствами. Понятием вулканизации, что это не простое по строению вещество (природное вещество) и довольно непросто понять его строение.
Не зря Гете говорил: “Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто утроен”.
В настоящее время уже известно несколько десятков каучуков синтетических (полученных человеком). Большая часть каучуков идет в шинную промышленность. Так чтобы обуть Жигули требуется 20 кг каучука, для 40 тонного самосвала - 1900 кг. поэтому актуален вопрос получения синтетических каучуков, но об этом в другой раз.
Текст I варианта.
I часть. Нахождение в природе.
В конце XV века, 460 лет назад, мореплаватель X. Колумб совершил второе путешествие к берегам открытого нового континента - Америки. Моряки наблюдали игру туземцев в Санто-Доминго в какие-то странные мячи, сделанные из “пластичной древесной смолы”. При ударе в землю он подпрыгивал. Моряки были очень удивлены. Вещество со столь необычными свойствами было натуральным каучуком.
X. Колумб привез в Европу образцы каучука, но никто не обратил серьезного внимания. К 1525 г. относилось сообщение о том, что жители Мексики играют в мячи из затвердевшей древесной смолы. В XVII веке испанский ученый путешественник Торквемада сообщил в Европу, что индейцы пропитывают свою одежу соком каучуконосных деревьев, делают ее водонепроницаемой. В 1735 г. член географической экспедиции француз, член Российской академии наук Шарль Мари де ля Кондомин описал деревья из которых получают каучуконосный сок и описал способы изготовления каучуконосных изделий.
В Южной Америке это дерево, дающее каучук, называли “геве”, оно было названо европейцами гевеей. Молочно-белый быстро густеющий на воздухе сок, вытекающий из надрезов коры, получил название “латекс”. В районе реки Амазонки в Южной Америке местные жители называли загустевший сок гевеи "каучу", что происходит от смешивания двух индийских слов “као” - дерево и “о-чу"- течь, плакать. Таким образом в переводе означает примерно "слезы дерева". Гевея - стройное дерево, высота до 35 метров при 2.5-4.8 метра в обхвате.
В ХVI в. Магелан (португальский мореплаватель), сообщил, что каучук стирает следы карандаша. Однако изготовлять в Европе изделия из латекса не было возможным, по пути через океан он "свертывался", образуя куски твердого каучука, пользоваться которым люди еще не умели. Даже в связи с этим король Португалии посылал свои сапоги в Бразилию, чтобы, пропитав там латексом гевеи, сделать их водонепроницаемыми. Только через три столетия европейцы научились получать нужные вещи и хорошего качества.
В 1810 году Карл Макентош предложил растворять каучук в сольвент-нафте - легком масле, полученном при сухой перегонке каменного угля. Этим раствором стали пропитывать ткани для изготовления непромокаемых плащей, но обувь и одежда оказались не стойкими к изменению температур. Таким образом, промышленность каучуковых изделий, едва начав развиваться зашла на первых порах в тупик.
II часть. Строение молекул.
Каучуки - это эластичные материалы (эластомеры), из которых получают резину. Натуральный каучук по химическому составу представляет собой высокомолекулярный предельный углеводород состава (С5Н8)n, где n составляет от 1000 до 3000. натуральный каучук полимер изопрена или 2 метил бутадиена 1,3
Способность изопрена поляризовать под действием ультрафиолетовых лучей была известна еще в конце прошлого века. Долгое время эти попытки были неудачны пока не установили все детали строения каучука.
1) Природный каучук - линейный полимер изопрена.
2) Имеет строгорегулярное строение, определенной конфигурации у двойной связи.
3) Каучук имеет строение цис-изомера 1,4 полизопрена, выраженной формулой.
Характерно, что в макромолекуле натурального каучука группы - СН2 -находятся по одну сторону двойной связи (цис форм). Такое пространственное строение называется стереорегулярным. Именно такое строение придает ему эластичность.
Вопросы:
- 1. Запишите в тетрадях краткую историческую справку открытия натурального каучука. Попробуйте дать определение природного каучука. Попробуйте дать определение природного каучука.
2.Запишите общую формулу каучука и его молекулярную массу.
- 1. Выпишите мономер природного каучука. Запишите уравнение полимеризации в общем виде.
2.Запишите уравнение полимеризации развернутое.
- 1. Почему в настоящее время используют в промышленности синтетические каучуки и только в ограниченном количестве натуральные каучуки.
2. Какие растения на нашей планете можно отнести к каучуконосам?
Текст II варианта. I часть. Физические свойства природного каучука.
Представляет собой упругую аморфную массу, получаемого из млечного сока (латекса), растений каучуконосов. Каучук в воде практически не растворим. В этиловом спирте его растворимость не большая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а затем растворяется.
При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а затем на холоде твердым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет. Большинство твердых тел в той или иной мере обладают упругостью, т. е. Способностью восстанавливать свою форму, временно изменившуюся под действием внешних механических сил.
Обратимая растяжимость большинства твердых тел невысока - около 1%, у природного каучука растяжимость очень велика и достигает 1000 и более процентов. Это значит, что каучук можно растянуть в 10 и более раз, и при снятии груза он вновь примет свои первоначальные размеры. Каучук в его нормальном состоянии можно сравнивать с "клубком змей". При растяжении его нитевидные молекулы располагаются более или менее параллельно.
После снятия нагрузки макромолекулы в результате теплового свертываются, возвращаясь к неупорядоченным формам.
II часть. Химические свойства.
Небольшой кусочек помещают в пробирку и закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Конец газоотводной трубки опускают в сухую пробирку. При нагревании каучук разлагается, жидкие продукты собираются во второй пробирке. Если прилить бромной воды она обесцвечивается. Из этого следует, что в продуктах разложения содержатся непредельные соединения. Экспериментально доказано, что это диеновый углеводород - изопрен. Изучение химических свойств каучука показало что он обладает типичными для непредельных соединений свойствами: присоединяет бром, бромистый водород, а также подвергается каталитическому гидрированию (взаимодействует СН2). Каучук не устойчив к изменению температур.
Существует легенда о том, что исследователь Ч. Гудьер, одному из первых открывшему способ получения из каучука резины, помог "счастливый случай". Он случайно обронил на кухонную плиту пластинку каучука с примесью серы. Он испугался, что каучук будет испорчен, но произошло непредвиденное, в руках у него уже был не прежний каучук, а другой продукт - более твердый, не липкий и упругий.
Упругий, не липкий и прочный материал, получаемый нагреванием сырого каучука с серой был назван в последствии резиной (от английского слова смола), а процесс превращения каучука в резину, требующий серы и нагревания - вулканизация (от имени мифического римского бога огня Вулкана).
В молекулах каучука имеются двойные связи, поэтому для него характерны реакции присоединения. Так, например, если каучук нагревают с серой до температуры 130 - 140° С, то атомы серы присоединяются по месту некоторых друг с другом. Процесс вулканизации можно упрощенно изобразить так:
В процессе вулканизации происходит "смешивание" нитевидных молекул при помощи серных мостиков -$-5-. Возрастает взаимодействие между цепями и увеличиваются упругие свойства. Если каучуку при вулканизации добавляют больше серы, чем ее требуется для образования резины, то получают эбонит - твердый неэластичный материал. При вулканизации каучука в качестве наполнителей используют также различные красители (сажа). В качестве добавок используют наполнители - вещества, усиливающие взаимодействие между макромолекулами и увеличивающие прочность их связи. Обратную связь (роль) - увеличения подвижности макромолекул - выполняют пластификаторы.
Вопросы:
- 1) 3апишите в тетрадь основные физические свойства каучука.
2) Что такое упругость. В чем заключается ее механизм. П.
- Перечислите химические свойства каучука.
3) Что такое вулканизация. В чем заключается этот процесс.
4) Выпишите что такое резина, эбонит, красители, наполнители, пластификаторы.
- 1) Как опытным путем отличить натуральный каучук
от резины. Составьте план опыта.
2) Как опытным путем доказать наличие серы в резине? Составьте план опыта и уравнения реакций.