Конспект урока «Природный каучук, его строение и свойства» по биологии

Калимуллина Халида Хабиловна, учитель химии МБОУ

«Средняя общеобразовательная русско-татарская школа № 87»

г.Казани

Тема урока: «Природный каучук, его строение и свойства»

Цель. Ознакомить учащихся со строением, свойствами, применением природного каучука

Задачи.

Образовательная: закрепить знания основных понятий химии полимеров (мономер, структурное звено, реакция полимеризации, степень полимеризации) на примере каучука. Изучить процесс вулканизации каучука. Рассмотреть преимущества резины перед каучуком.

Развивающая: продолжить формирование умений решать расчетные задачи, составлять формулы изомеров и называть их, делать выводы о свойствах вещества на основе эксперимента.

Воспитательная: воспитывать интерес к науке, умение самостоятельно мыслить.

Оборудование: Три стакана (вода, кислота, щелочь), растворы перманганата калия, йода, резиновый клей. Образцы каучука, модели для магнитной доски, компьютерная презентация, интерактивная доска, выставка изделий из резины (игрушки, перчатки, клей).

Ход урока

Постановка целей урока перед учащимися (ознакомиться со строением, свойствами, применением природного каучука, закрепить умения решать задачи, познакомиться с учеными, внесшими вклад в практику переработки каучука)

Учащиеся записывают тему урока

Учитель. Что вам известно о каучуке?

Учащиеся делятся своими познаниями из бытовой жизни

Учитель. Чтобы глубже понять значение этого вещества в нашей жизни послушайте сообщение

Ученик. Сообщение «Военные и мирные профессии каучука» (слайды 2-11)

Тысячелетиями жили люди, не зная кау­чука, и воевали без него. Во времена Алек­сандра Невского, Петра Великого, Суворо­ва, Кутузова было немало жестоких сраже­ний. Русское оружие одерживало блестя­щие победы, и все они были завоеваны без каучука,

т. е. без автомобилей, самолетов, танков.

Современная военная техника уже не та, что прежде. В наше время война есть война моторов. И где бы ни шумел мотор: в небе ли на самолете, на земле ли в автомобиле и танке, на корабле или в подлодке — везде и всюду необходим каучук.

Средний расход каучука на каждый само­лет превышает 600 кг. Но еще больше, чем в небе, нужен каучук на земле. Десятки миллио­нов автомобилей день и ночь снуют по до­рогам земного шара. До Второй мировой войны автотранспорт поглощал свыше трех четвертей всей мировой добычи каучука. Около миллиона тонн! Во время войны он требует еще больше каучука. Танки, танкетки, бронеавтомобили, самоходные пушки, тяже­лые орудия, зенитные батареи движутся на резиновых шинах. Резиновые шины на тан­ке не пневматические, как на автомобиле, а сплошные, массивные. На каждом герман­ском «Тигре» имеется 48 таких шин. Общий их вес превышает 600 кг. В гигантских танковых сражениях под Орлом, Харьковом и Вороне­жем принимали участие миллионы килограм­мов каучука.

Ночное затемнение городов во время войны обеспечивали аэростаты воздушного заграждения. Над городами повисали сотни и тысячи тонн каучука. Ведь газонепроницае­мые оболочки этих гигантских «воздушных рыб», ткани, из которых они созданы, про­питаны каучуком.

Тысячи километров провода, изолированного резиной, прокладывали связисты под ураганным огнем неприятеля.

А сколько каучука погружалось в глубины морей и океанов, когда водолазы надевали свои скафандры или моряки пускались на подводных лодках в опасный рейс! Резино­вый слой корпуса подлодки имеет толщину около 7 см.

Когда воины нашей армии в своем насту­плении на запад преодолевали водные рубе- жи, водонепроницаемые резиновые лодки и резиновые понтоны оказывали им неоцени­мые услуги.

Перечень резиновых изделий, без кото­рых нельзя воевать, бесконечен: противога­зы, резиновые подошвы для армейской обу­ви, резиновые плащ-палатки... Каучук необ­ходим для войны. Однако он не менее важен и в мирной жизни.

Резиновые грелки, резиновые пузыри для льда, кислородные подушки, клеенки, зонды для взятия желудочного сока, катете­ры, хирургические перчатки, трубки для пе­реливания крови и десятки других резино­вых изделий так нужны медицине, как бое­припасы переднему краю фронта. Промыш­ленность, транспорт и сельское хозяйство требуют сотни миллионов резиновых изде­лий: покрышек, камер, ремней, транспорте­ров. Требуется каучук и для производства ре­зиновых калош, сапог, прорезиненных пальто и купальников, бесчисленных изделий санитарии и гигиены, детский игрушек. Без каучука современный человек сразу лишился бы всех благ цивилизации: авиации, автотранспорта, удобной одежды, обуви , радио и многого другого.

Учитель. Каково же строение столь важного вещества – каучука?

Проверка домашнего задания

Определите формулу углеводорода, в котором массовая доля углерода равна 88,2%.

Относительная плотность паров вещества по водороду равна 34 (С₅Н₈ )

(слайд 12).

Учитель. Данной формуле (С₅Н₈ ) соответствует несколько изомеров. Написать изомеры – вторая часть домашнего задания.

Проверка (слайды 13-16)

Учитель. Неизвестное вещество, имеющее формулу С₅Н₈ является мономером каучука. Но этой формуле соответствует несколько изомеров (см. слайды) Из всех представленных на слайдах изомеров, какой является мономером природного каучука?

Ученик. СН₂=С –СН =СН₂ (изопрен)

|

СН₃

Учитель. Представителем, какого класса углеводородов является данное вещество? Ученик. Диеновые углеводороды

Учитель. Какие свойства проявляют непредельные углеводороды?

Ученик. Вступают в реакции присоединения,

Учитель. Например, диеновые углеводороды, как все непредельные углеводороды вступают в реакции полимеризации (слайд 17) Природный каучук полимер, где мономер –изопрен

Учитель. Познакомимся с историей происхождением натурального каучука и резины.

Ученик. Сообщение «Происхождение каучука» (слайды 18-22)

«Каа» на языке индейцев означает «дере­во», «учу» — «плакать». «Слезы дерева» — вот как можно перевести на наш язык «каа-учу». Да, есть такие деревья, которые действитель­но как бы плачут, когда надрезают их кору.

Слезы у дерева белые, как молоко. Конечно, это не слезы, а сок. На воздухе он твердеет и превращается в смолу.

«Каа-учу», — говорили индейцы, ласково поглаживая тяжелый темный шар. Да, это была очень забавная штука - бросишь шар с высоты на землю, а он прыгнет обратно! Как будто просится к тебе в руки. Упадет мяч на землю и опять подпрыгнет — и так не­сколько раз, пока не уляжется спокойно, словно устав от своих прыжков.

Из этой смолы индейцы умели делать не только мячи. Незастывшей смолой промажут ткань и, накинув ее на себя, смело выходят под самый сильный ливень. «Каа-учу», — улыбаясь, гово­рили индейцы, показывая матросам непро­мокаемую ткань.

Бывало и так, что сунут индейцы босые ноги в какую-то странную обувь и пускают­ся вброд через ручей. Возвращаются обрат­но и сбрасывают с ног свою обувь: полюбуй­тесь, мол, какие они сухие. И опять с торже­ством повторяют то же слово: «каа-учу». Вот от индейского «каа-учу» и произошло наше слово «каучук».

Как гордился португальский король, когда ему прислали из-за океана одежду, покрытую слоем каучука! Король облачился в нее, при­казал лить на него воду и под искусственным дождем с большим удовольствием выстоял добрых два часа.

А все ли знают, что непромокаемые пла­щи часто называют макинтошами по имени английского инженера Чарлза Макинтоша? Это он рассудил, что такие плащи будут осо­бенно охотно раскупать в Англии, где дожди часты и обильны.

В 1823 г. на полках магазинов появились первые макинтоши, а за ними и галоши, и шапки. Бойко шла торговля, от покупателей не было отбоя, со счастливыми лицами они уносили из магазинов обновки. Прошло не­много времени, и те же покупатели опять брали магазины приступом. Но теперь они яростно потрясали плащами, вернее, тем, что от них осталось.

— После дождя выглянуло солнце, и плащ стал мягким, как смола! — кричали одни.

— Да, да, в дилижансе мы приклеились друг к другу и к сиденьям! — вторили другие.

— А на морозе ваши плащи ломаются так, как будто они из жести! — вопили третьи.

В суды посыпались заявления. Покупате­ли требовали вернуть деньги. Фабрикан­ты — производители каучуковых изделий были в отчаянии. Им грозило разорение, и они обещали крупную премию тому, кто спасет их. Изобретатели многих стран вы­звались «приучить» каучук к теплу и холоду. В мастерских и лабораториях закипела ра­бота: экспериментаторы смешивали каучук то с одними, то с другими веществами, но он по-прежнему оставался липким в жару и ломким на морозе.

«Лаборатория» Чарлза Гудьира помеща­лась на кухне. Этот предприимчивый амери­канец, прослышав про обещанную за побе­ду над каучуком награду, решил попытать счастья. Он забросил торговлю скобяными товарами и быстро потратил на свои опыты все сбережения. Не сегодня-завтра и этой лаборатории предстояло лишиться: хозяйка требовала денег, но в карманах изобретате­ля было пусто.

В этот необыкновенный для него день Гудьир с особенно тяжелым чувством присту­пил к опытам: пластинка каучука была по­следней.

Отрезая полоску каучука от пластинки и, как всегда, посыпая ее серой, чтобы она не прилипала к рукам, Гудьир услышал голос хозяйки:

— Не знаю, изобретете ли вы что-нибудь, но посыпать мукой тесто или обваливать котлеты в сухарях вы научились. Могу это засвидетельствовать...

Гудьир вспыхнул от негодования: женщи­на явно над ним издевалась! Изобретатель с каучуком в руках круто повернулся к хозяй­ке. Но не успел он сказать ей ни слова, как пластинка, выскользнув из рук, упала на го­рячую плиту.

Последняя пластинка! Еще мгновение, и она расплавится! 1Удьир быстро схватил ее.

Но что такое? Гудьир вертел в руках пла­стинку и смотрел так, как будто не узнавал ее. Нет, не размягченное, не растаявшее, словно масло, не липкое и текучее было пе­ред ним вещество, а прочное, твердое, упру­гое. Гибкость, эластичность, способность не размягчаться — да это и есть то, к чему он с таким жаром стремился! Достаточно доба­вить в каучук серы и подогреть эту смесь!

Так была раскрыта тайна превращения каучука в резину.

Сера неузнаваемо изменяет свойства кау­чука потому, что ее атомы, точно балки, ло­жатся между его молекулами и скрепляют их. Мало серы в каучуке, мало «балок» между молекулами, и резина получается нетвердой. Из такой мягкой резины делают мячи и дру­гие изделия. Больше серы — тверже резина.

Учитель рассказывает о вулканизации (слайд 23)

Учащиеся записывают в тетрадь определение «Вулканизация»

Вулканизация –технологический процесс, в результате которого каучук превращается в резину

Учитель рассказывает о преимуществах резины перед каучуком (не липкий, имеет гладкую поверхность, прочный, эластичный и более твердый, обладает морозо- и теплостойкостью, не растворяется в маслах и бензине).

Задает вопрос: в чем следует искать причину различия свойств каучука и резины?

Обобщаются ответы учащихся, и делается вывод: свойства веществ зависят от строения и состава. Сера, входящая в состав резины меняет свойства каучука.

Учитель. Какие свойства проявляет натуральный каучук?

Образцы каучука на столах у учащихся.

Ученик. (физические свойства называются учащимися исходя из наблюдений, жизненного опыта, сообщений учащихся) пластичный, гибкий, газо-, водонепроницаемый, не растворимый в воде, ломается на холоде, размягчается от температуры, электроизолятор.

Учитель. Что можно сказать о химических свойствах каучука?

Ученик. Химические свойства определяются двойными связями.

Учитель. Как доказать непредельные свойства каучука?

Ученик. Каучук вступает в реакции присоединения

Учитель. Какие правила надо соблюдать при работе с кислотами и щелочами?

Учащиеся рассказывают о правилах безопасности и первой помощи при попадании кислот и щелочей на кожу и в глаза.

Проводится эксперимент ( приготовить заранее раствор резинового клея в бензине).

• Обесцвечивание перманганата калия

• Раствор резинового клея +соляная кислота = не реагирует

• Раствор резинового клея + гидроксид натрия = не реагирует

Вывод: Каучук не реагирует с кислотами и щелочами, но может присоединить другие атомы (фтор, хлор, бром) , так как в его молекулах есть двойные связи.

Учитель моделирует на магнитной доске уравнения реакции присоединения хлора к каучуку (формулы веществ записаны маркерами на доске, а для изображения двойных связей используются цветные магниты, т.к. это позволяет показать динамику процесса).

На доске:

( -СН₂ -С =СН -СН₂ -)_n

|

СН₃

₊

Cl:Cl

Cl Cl

.. ..

( -СН₂-С =СН -СН₂ -)_n

|

СН₃

Учащиеся самостоятельно записывают уравнение реакции.

Cl Cl

| |

( -СН₂-С =СН -СН₂ -)_n + Cl:Cl ( -СН₂-С –СН -СН₂ -)_n

| |

СН₃ СН₃

Проверка на интерактивной доске.

Закрепление темы

• Какие свойства имеет каучук?

• Как получить каучук, устойчивый к теплу и холоду?

• Как получить резину из каучука?

• Что такое вулканизация?

• Чем отличается резина от каучука?

• Как из изопрена получается каучук?

Тесты (Слайды № 24-27)

Домашнее задание: §5 с 46 № 4,5 (учебник О.С.Габриелян)

Литература

1. Химия в школе № 4 2006, с.25 «Природный каучук, его строение, состав, применение»

2. Химия в школе № 6 1997, с.35 «Вариативность изучения. «Диеновые углеводороды. Каучук»

3. Химия в школе № 6 1990, с.33 «Семинар «Каучук»