Слайд 1Тема урока: Каучуки и резина.
Девиз: «Служение человечеству – благодарная роль
химии»
Слайд 2Цели урока:
продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального
и синтетического каучуков;
дать понятие о стереорегулярности и её влиянии на
свойства каучуков;
познакомить с реакцией вулканизации;
познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве.
Слайд 3Проблема
Влияет ли строение органических соединений на их свойства и применение?
Слайд 4План урока
1. История открытия каучука.
2. Натуральные каучуки:
состав
строение
свойства
3. Синтетические
каучуки:
получение
классификация
применение
4. Резина. Вулканизация.
5. Лабораторная работа.
6. Закрепление знаний.
Слайд 6Каучук открыт в 1493 г Колумбом
Слайд 7«Колумба мячик покорил»
История каучука началась со времён Великих Географических открытий.
Когда Колумб вернулся в Испанию, он привёз с собой из
Нового Света множество диковин:
несколько кусков удивительного вещества – каучука, эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью, но в те времена это никого не заинтересовало.
Слайд 9Родина каучука – Южная Америка.
Слайд 10«Каучу» – слёзы дерева бразильской гевеи
Слайд 11Латекс – млечный сок дерева гевеи
Латекс содержит около 30 %
натурального полимера, крохотные частички которого находятся во взвешенном состоянии в
воде, образуя эмульсию молочного цвета.
На воздухе сок гевеи – латекс постепенно темнеет и затвердевает, превращаясь в резиноподобную смолу.
Слайд 12Использование каучука индейцами
Индейцы широко использовали каучук в хозяйстве:
пропитывали млечным
соком лодки, корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду,
изготавливали
факелы, которые медленно сгорая, распространяли приятный запах,
делали лёгкие и небьющиеся ёмкости для жидкостей,
изготавливали непромокаемую каучуковую обувь.
Слайд 13Современные плантации гевеи расположены по обе стороны от экватора на
расстоянии 1300 км в
Юго-Восточной Азии
Слайд 14Мировое производство каучуков приближается к 10 млн. тонн в год.
Запросы
на каучук сейчас астрономические.
А что мы имеем фактически?
Природа не всесильна,
«Слезы»
гевеи необильны.
За день – всего тридцать грамм
От самой «урожайной» гевеи достанется нам!
Слайд 15Применение натурального каучука в Европе
В 1823 г. Английский химик Чарлз
Макинтош запатентовал своё изобретение. Он придумал непромокаемую ткань, состоящую из
двух слоёв материи, соединённых раствором каучука в специальном растворителе. Изобретатель наладил производство плащей, которые получили название «макинтош».
В это же время было налажено производство из каучука галош.
В 1832 г в Петербурге построена первая фабрика по производству обуви с каучуковым покрытием.
Слайд 16Состав, строение и свойства натурального каучука
Еще в 1826г английский
химик М.Фарадей установил состав каучука: соединяясь друг с другом, молекулы
изопрена образуют высокомолекулярное соединение – каучук.
Слайд 17Состав каучука
Перед вами прибор для разложения каучука. В
реакционной пробирке каучук, газоотводная трубка опущена в пробирку с раствором
перманганата калия КМпО4.
При нагревании каучука, продукты его разложения поступают в приёмник с раствором малинового цвета КМпО4, который постепенно обесцвечивается.
Вывод. Продукт разложения каучука имеет непредельный характер.
Слайд 18Элементарное звено представляет собой изопрен или
2 –метил-1,3 - бутадиен
СН2=СН-СН=СН
2+ СН2=СН-СН=СН2 + …
СН3 СН3
-СН2-СН=СН-СН2-
СН3 n
Где n –степень полимеризации равна 3000.
Реакция присоединения одинаковых молекул друг к другу при которой образуется полимер, называется реакцией полимеризации.
Слайд 19Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С5Н8)n
Слайд 20Макромолекулы каучука имеют большую молекулярную массу 15000-500000 и завёрнуты в
клубок.
В макромолекуле натурального каучука изопреновые звенья находятся в цисформе и
повторяются регулярно. Такие полимеры называют стереорегулярными. Именно такое строение придает натуральному каучуку эластичность и стойкость к износу.
Слайд 22Свойства натурального каучука
Эластичность.
Упругость.
Водонепроницаемость.
Газонепроницаемость.
Растворимость во многих органических растворителях: сероуглероде, бензине, хлороформе.
Набухает в маслах.
Диэлектрик – не проводит электрический ток.
При повышенной температуре
становится мягким и липким, а на холоде – твёрдым и хрупким.
При долгом хранении – твердеет.
Слайд 23Синтетический каучук
«Мало знать, надо и применять.
Мало хотеть, надо и делать».
И.В. Гёте
Слайд 24«Академик Сергей Васильевич Лебедев – изобретатель синтетического каучука».
Слайд 25В декабре 1927 г группа исследователей под руководством Лебедева С.В.
отправили на конкурс
2 кг синтетического каучука и описание способа
его получения.
Слайд 26Синтетический каучук прошёл испытание «практикой».
Из первых килограммов продукции, полученной
на опытном заводе в 1931 г., была изготовлена шина.
Её
поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она прослужила 16 тыс. км пробега.
Слайд 27Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева
В разработке синтеза каучука
Лебедев пошёл по пути подражания природе и взял для синтеза
диеновый углеводород:
1,3-бутадиен более доступный и простой.
Сырьём для получения бутадиена служил этиловый спирт, полученный из зерна и картофеля.
Полимеризацию проводил с применением катализатора – металлического натрия.
Слайд 28Этапы получения синтетического каучука
Слайд 29Первый СКБ – бутадиеновый
был нестереорегулярного строения
Н2С=СН-СН=СН2
+ Н2С=СН-СН=СН2 + …
Na
-Н2С-СН=СН-СН2- Н2С-СН=СН-СН2 - + …
натрий
Н СН2
С С
СН2 Н
n
Транс - форма
Слайд 30СКБ нестереорегулярного строения уступал натуральному по эластичности и износостойкости.
Химики продолжали
упорно работать над улучшением свойств СК:
Задавали молекулам стереорегулярное строение.
Использовали
для синтеза другие диеновые углеводороды и различные вещества.
Изменяли условия проведения реакций полимеризации и сополимеризации.
Использовали в качестве сырья нефтяные газы и нефть.
Слайд 31В 1932 г в Ярославле пущен в строй первый в
мире завод по производству СКБ
Слайд 32Синтетические каучуки являются одним из основных продуктов химической промышленности.
Из них изготовляют около 50 тыс. наименований различных изделий.
Слайд 33 Резина
Натуральные и синтетические каучуки используют в основном в виде
резины.
Для получения резины каучук вулканизируют - нагревают с серой.
При этом отдельные полимерные цепи каучука «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи.
Слайд 34Резина - продукт частичной вулканизации каучука серой (не более 5%
серы).
Слайд 35Преимущества и недостатки резины
Резина - полимер имеет трёхмерную пространственную структуру,
поэтому обладает:
более высокой прочностью, эластичностью и устойчивостью к органическим
растворителям и изменению температур.
Имеет высокий коэффициент трения скольжения с сухими поверхностями.
Имеет большое применение в народном хозяйстве.
Недостаток -утрачивает пластичность.
Слайд 36Эбонит – вулканизированный каучук
(с содержанием серы более 30 %
)
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 аппаратуры, корпусы для моторов и другие изделия.
Слайд 37Инструкция
1. Испытайте эластичность каучука и резины. Для этого следует
измерить полоски каучука и резины, слегка их растянуть и повторно
измерить. Сделайте вывод об эластичности этих веществ.
2.Сравните растворимость каучука и резины в органических растворителях (гексан, бензол), сделайте вывод.
3. Многообразие каучуков. Изучите коллекцию «Каучуки» и запишите в таблицу их названия.
Слайд 41«Автомобиль не роскошь, а средство передвижения» Кузьма
Прутков
Современный автопарк России составляет 1 млн. единиц.
Количество автомобилей с каждым
годом в мире увеличивается.
С увеличением производства машин одновременно возрастает их резиноёмкость.
В составе механизмов и агрегатов современных автомобилей и кранов имеются сотни наименований и до 1000 штук резиновых деталей.
Слайд 42Автомобиль это научно-технический прогресс в обществе.
Весь современный транспорт за исключением
гусеничного передвигается на колёсах.
А значит на «резиновом и каучуковом
ходу».
Слайд 43Деревянные и металлические колёса давно остались в прошлом.
Слайд 44Каучук и экология
Эксплуатация шины в среднем составляет 2 года.
В настоящее
время существует проблема утилизации резинотехнических изделий, в частности старых автомобильных
шин.
Только одна фирма «Goodyear»производит 200 миллионов шин ежегодно.
Назрела необходимость в решении вопросов использования продуктов переработки шин.
Слайд 45Выводы
Каучуки и резина это непредельные полимеры бутадиеновых углеводородов.
Для каучуков характерно
два вида пространственной изомерии: цис-изомерия и трансизомерия.
При Цис-изомерии наблюдается стереорегулярное
строение макромолекул, что обуславливает свойства: эластичность и изностойкость.
Применение каучуков зависит от строения их молекул.
Слайд 46Домашнее задание
1. Учебник по химии, О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов, Химия, стр.
216 - 218
2.Выписать в тетрадь применение каучука и резины в
быту и народном хозяйстве.
3. Ответить на вопросы 2 – 5 письменно. Стр. 218