Конспект урока «Натуральный и синтетические каучуки. Вулканизация каучука. Резина» по химии для 11 класса

Урок в 11 «Б» классе

Учитель химии КГУ «СОШ №15» Мухамеденова С.А.

28.10.14

Натуральный и синтетические каучуки. Вулканизация каучука. Резина.

Цель урока: 1)ознакомление учащихся со строением, свойствами и применением каучука,

Задачи: 1)создание условий для развития умений самостоятельно приобретать знания, используя различные источники информации, формирование опыта творческой деятельности,

2)воспитание интереса к истории химии, чувства патриотизма, гордости за российских учёных,

3)развитие умений учащихся к исследованию, умению анализировать результаты, формировать выводы и обобщения.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: компьютер, проектор

Демонстрационные образцы: натуральный или синтетический каучук, эбонит, клей резиновый

ХОД УРОКА

I.  Организационный момент.

II. Повторение и проверка знаний

Контрольные вопросы:

1)Что изучает органическая химия?

2)Дайте определение углеводородам?

3)Дайте определение гомологам?

4)Что такое изомеры?

5)Что такое алкодиены?

6)Что такое процесс полимеризации?

Формативная работа

Ф.И. учащегося_____________________ Класс_________

Предмет: Химия

III. Изучение нового материала

1. История открытия каучука

Учитель. Ребята, сегодня мы с вами познакомимся с необыкновенным чудом природы, имя которого – каучук. Запишите тему урока
все далее используемые слайды находятся в этом приложении).
Цель нашего урока
Заслушаем небольшие доклады о родине каучука и истории его открытия.

Шеляева Лариса (История открытия). Родина каучука – Центральная и Южная Америка. Во влажных жарких тропиках, по берегам реки Амазонки, растёт необычное дерево, которое называется бразильская гевея (Если на коре дерева сделать надрез, то из ранки вытекает сок молочно-белого цвета, называемый латексом На воздухе сок постепенно темнеет и затвердевает, превращаясь в резиноподобную смолу. Латекс содержит около 30 % натурального полимера, крохотные частички которого находятся во взвешенном состоянии в воде, образуя эмульсию. Сок дерева гевеи туземцы назвали каучук (это слово берёт начало от двух индейских слов: Cao – дерево и Chu – течь, плакать), что можно перевести как «слёзы дерева». Уже в XV в. индейцы придумали, как можно использовать каучук в хозяйстве. Они пропитывали млечным соком лодки, корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду. Из каучука стали изготавливать факелы, которые долго и равномерно сгорали, распространяя приятный запах. Если каучуком обмазать глиняную бутылку, а затем, после затвердевания полимера, разбить и вынуть через горловое отверстие глиняные черепки, то получится лёгкая и небьющаяся ёмкость для различных жидкостей. Аналогичным образом туземцы научились изготавливать даже каучуковую обувь.
История каучука началась со времён Великих Географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привёз с собой из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью.

Учитель. Итак, ребята, благодаря Колумбу, образцы каучука попали в Европу в первой половине XVIII в. Открывались всё новые свойства необычного вещества.

Карпова Ирина. В 1823 г. Английский химик, член Лондонского королевского общества Чарлз Макинтош запатентовал своё изобретение. Он придумал непромокаемую ткань, состоящую из двух слоёв материи, соединённых раствором каучука в специальном растворителе. Изобретатель наладил производство из новой ткани плащей, которые получили название «макинтош». Примерно в то же время было налажено производство из каучука галош, а в Петербурге в 1832 г. Построена первая фабрика по производству обуви с каучуковым покрытием.

Учитель. Новый материал, однако, имел большой недостаток: он сохранял свои полезные свойства только в узком интервале температур. На морозе каучук становился хрупким, а на солнце мягким и липким. Химики стали искать способ, как улучшить свойства натурального каучука.

Карпова Ирина Первый шаг сделал немецкий химик. Людерсдорф. Он обнаружил, что каучук, обработанный раствором серы в скипидаре, становится более устойчивым. Это открытие было сделано в 1832 г. Почти в то же время американец Хейворд установил, что свойства каучука улучшаются, если в него добавить серу; такой материал, например, не делается липким на солнце. Этим заинтересовался Чарльз Гудьир, торговавший различными товарами, в том числе и пластинками каучука. Чтобы пластинки не слипались, он пересыпал их серой. Гудьир пытался выяснить, как влияют добавки серы на свойства каучука. Оказалось, что тот действительно терял липкость, но только в верхнем слое, внутри же масса оставалась прежней. Счастливый случай помог предприимчивому человеку. Однажды Гудьир уронил пластинку каучука на горячую кухонную плиту (). Обжигая руки, он схватил пластинку и стал мять её, чтобы убедиться, не испортилась ли она. Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что пластинка не только не липла, но стала упругой и эластичной. Так в 1839 г. была открыта вулканизация каучука – процесс, который широко и в настоящее время применяется в промышленности. Независимо от Гудьира англичанин Т. Гэнкок  в1843 г. открыл аналогичный способ, который именно он и назвал вулканизацией (по имени Вулкана – древнеримского бога подземного огня), а новый продукт – резиной (от лат. resina – смола).

Миронова Юлия Производства каучука

Учитель. С открытием процесса вулканизации потребность в каучуке резко возросла. Бурное развитие автомобильной промышленности, особенно после изобретения в 1888 г. резиновых пневматических шин, поставило перед химиками задачу производства не натурального, а синтетического каучука.
А сейчас более подробно рассмотрим с вами строение и свойства натурального и синтетического каучуков.

2. Натуральные каучуки

Учитель. Итак, мы с вами познакомились со свойствами природного каучука и его происхождением. Состав природного каучука стал известен уже во второй половине 
XIX в. Запишем определение в тетрадь

Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С5Н8)n со средней  молекулярной массой 15000-500000.

Элементарное звено представляет собой изопреновую группировку:

Как понять стереорегулярный полимер? Это такой полимер, в котором все элементарные звенья находятся в цис- или в трансконфигурациях.
Отметьте у себя в тетради, что природный каучук – это цис-полиизопрен 
Транс-полиизопрен также встречается в природе, и называют его гуттаперчей ). Каучук в сравнении с гуттаперчей обладает гораздо более высокой эластичностью, поэтому находит более широкое применение.
А теперь докажем с вами, что каучук, так же как и изопрен является непредельным соединением. Эксперимент можно проделать с обыкновенным резиновым клеем или клеем «Момент». В их состав входит натуральный каучук.

А теперь вам розданы образца каучук и резины попробуйте описать их свойства

• Эластичность

• Непроницаемость для воды и газов

• Хорошая  растворимость во многих органических растворителях

• Набухаемость в маслах

3. Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, прошедшим испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук (СКБ), полученный в СССР по методу С. В. ЛебедеваИз первых килограммов продукции, полученной на опытном заводе в 1931 г., была изготовлении шина. Её поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она верой и правдой прослужила 16 тыс. км пробега.
Запишем в тетради этапы получения синтетического каучука

Позже был получен синтетический цис-полиизопрен, который по свойствам идентичен натуральному каучуку.
Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен и др.

Таблица 1

Классификация каучуков по областям применения

Применение: Подумайте, где применяется каучук и, пользуясь учебником дайте определения вулканизации каучука. Оформите свои ответы на листах А3

 Изготовление мягких водопроводных шлангов, изготовление автомобильных камер и шин, транспортёрных лент, дорожных покрытий, специальной одежды и др.
Синтетические каучуки являются одним из основных продуктов химической промышленности. Из них изготовляют около 50 тыс. различных изделий, а мировое производство каучуков приближается к 10 млн. т в год.

4. Вулканизация

Натуральные и синтетические каучуки используют преимущественно в виде резины. Для получения резины каучук вулканизируют. Какова же химическая сущность процесса вулканизации? При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи .

продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы).
Как мы с вами видим, такой полимер имеет разветвлённую пространственную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает большей прочностью. При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Эбонит является хорошим диэлектриком, из него изготавливают детали электрической арматуры (показ образцов каучука и эбонита).

5. Проверка знаний 

Контрольные вопросы.

1. Природный каучук – линейный полимер:

А) бутадиена
Б) 2 – метилбутадиена
В) этилена
Г) ацетилена

2. Способ получения искусственного каучука разработал:

А) Д.И. Менделеев
Б) С.В. Лебедев
В) М.В. Ломоносов
Г) Н.Н. Зинин

3. Сырьё для получения бутадиена-1,3 по методу Лебедева:

А) бутен-1
Б) бутен-2
В) этиловый спирт
Г) этилен

4. Общая формула диеновых углеводородов:

А) С_nH_2n-2
Б) С_nH_2n
В) С_nH_2n+2
Г) С_nH_2n-6

5. Вулканизация – процесс нагревания каучука с:

А) серой
Б) песком
В) углеродом
Г) серной кислотой

Ответы: 1Б), 2Б), 3В), 4А), 5А).

6) рефлексия

Домашнее задание: § 4.4 стр110 упр. 7