Формирование понятий химии высокомолекулярных соединений

и методики обучения химии ВятГУ

основных понятий высокомолекулярной химии
3. Обобщение понятий химии ВМС

важнейшие понятия ВМС химии и способы синтеза полимеров
Знакомит с наиболее

важными, имеющими широкое народнохозяйственное значение полимерными материалами
Дает возможность рассмотреть простейшую классификацию полимеров и полимерных материалов

вещество, так как содержит либо не менее одного реакционного центра

(например, π-связи в реакциях полимеризации), либо не менее 2-х реакционных центров (например, различные функциональные группы в реакциях поликонденсации)

поликонденсации (что это такое?) приводят к получению полимера (макромолекулы), в

котором выделяют элементарное или структурное звено. Строение элементарных звеньев позволяет судить о свойствах (большей частью химических) полимера

дает возможность перейти к средней молекулярной массе полимера (почему она

средняя?)
Характер соединения структурных звеньев и их пространственное строение определяют геометрическую структуру макромолекул полимера, его стереорегулярность

пространственное), молекулярная масса макромолекул, межмолекулярные силы определяют свойства полимеров. Для

характеристики свойств полимера важно знать его кристаллическое и аморфное строение

ВМС:
1. Рассмотрение неорганических полимеров
2. Изучение органических полимеров
3. Обобщение сведений о

неорганических и органических полимерах в 11 классе в теме «Синтетические высокомолекулярные соединения и полимерные материалы на их основе»

этапе представления о неорганических полимерах позволят:
Установить общее в строении полимеров

независимо от их происхождения
Подготовить учащихся к восприятию материала об органических полимерах, проводить аналогии между полимерами

получают первоначальные понятия о линейной и пространственной структуре полимеров, о

влиянии строения на свойства полимеров
Пластическая сера – линейный полимер – образуется за счет разрыва восьмичленного цикла. Она состоит из беспорядочно перепутанных цепочкообразных молекул большой длины. Ее растяжение объясняется расправлением нитевидных макромолекул

этих веществах хорошо также изучать положение о влиянии пространственного строения

на физико-механические свойства полимеров
2 этап начинается в теме «Непредельные углеводороды» (получение полиэтилена и полипропилена реакцией полимеризации)

логические приемы, как сравнение, аналогия, анализ, синтез и обобщение
Сравнивать (по

составу, строению, свойствам) можно полимер и мономер, полимеры органического и неорганического происхождения, различные органические полимеры (сравните этилен и полиэтилен, полиэтилен и парафин)

с парафином – предельным углеводородом
Далее ученики изучают натуральный каучук в

теме «Алкадиены», знакомятся со ступенчатой реакцией полимеризации, линейным клубкообразным строением молекул каучука, с возможностью осуществления химических связей между линейными макромолекулами с образованием пространственной структуры полимера (резины), объясняют свойства эластичности

каучук натуральный и синтетический изопреновый и т.д. При сравнении надо

учитывать такие понятия, как «состав», «химическое строение», «геометрическая структура», «свойства»
Этот материал благоприятен для использования проблемного подхода

сохраняет высокую эластичность. Как объяснить свойства резины? (проблемная ситуация). Учащиеся

выдвигают предположения: пластичность наблюдается у полимеров с линейной структурой, отсутствие ее у резины доказывает появление новой структуры

проблемной ситуации: у каучука или резины выше эластичность? Предположения учащихся:

выше у каучука, так как а) он сильнее растягивается, б) движение макромолекул не сдерживается поперечными химическими связями

имеется остаточная деформация, а у резины ее нет: поперечные связи

ограничивают растяжение «сетки», при снятии нагрузки резина полностью возвращается в свое прежнее состояние
Дальнейшее изучение полимеров происходит в темах «Углеводы» и «Белки»

(ориентация макромолекул, появление водородной связи), рассматривается разветвленное строение макромолекул, их

гидролиз
При изучении белков углубляются знания об образовании линейных макромолекул в результате синтеза полипептида, его гидролизе, рассматриваются первичная, вторичная и третичная структуры белков

изучения используется общий подход к выяснению строения природных полимеров –

аналитический. Гидролиз крупных молекул происходит постепенно: вначале образуются промежуточные продукты, а затем продукты полного гидролиза. В случае НК сначала образуются нуклеотиды, которые гидролизуются на пентозу, основания и фосфорную кислоту
Сравните строение белков и НК

Состав, строение и свойства полимеров
3. Успехи производства полимерных материалов
Ученикам дается

задание: провести классификацию полимеров по происхождению, составу и способам синтеза; рассмотреть на примерах, как влияет состав, Мr и строение на свойства и применение полимеров; провести классификацию полимерных материалов; изучить производство полимерных материалов в стране и регионе

и элементоорганические
Неорганические полимеры – это основа минерального мира. Вопрос: почему

одни атомы элементов способны образовывать полимеры, а другие – нет? (C и Si)

элементов, у которых энергия связи достаточно велика. Есв.(кДж/моль): Si-Si 180,

Р-Р 222, S-S 264, С-С 350, Si-O 370. С увеличением энергии связи растет прочность полимеров и увеличивается их способность к образованию крупных молекул. Наиболее прочная связь у кварца

искусственные. Природные – крахмал, целлюлоза, натуральный каучук, белки, НК. Особенно

обширна группа белков, которая классифицируется в зависимости от выполняемых функций (ферменты, гормоны и т.д.). Некоторые природные полимеры, подвергшиеся химической обработке (целлюлоза), образуют небольшую группу искусственных полимеров (вискоза, ацетилцеллюлоза и др.)

их делят на 2 группы: полимеризационные (полиэтилен, полистирол и др.)

и поликонденсационные (фенолформальдегидные смолы)
Элементоорганические полимеры занимают промежуточное положение между неорганическими и органическими полимерами. Наиболее широкое применение имеют кремнийорганические полимеры

которых в основной цепи были бы связи Si-О. Академику Андрианову

К.А. удалось получить макромолекулы линейной структуры, где в основной цепи были связи Si-О, к которым подвешивались углеводородные радикалы. Органическая часть придавала полимеру пластичность и эластичность, а неорганическая – термостойкость. В настоящее время получают полимеры с «включением» и других элементов, например, бора

на термопластичные и термореактивные
Волокна по происхождению делят на натуральные, синтетические

и искусственные
Каучуки по широте применения делят на каучуки общего (массового) и специального назначения; в зависимости от структуры их делят на стереорегулярные и нестереорегулярные

раз превосходит их поперечник. Большая длина макромолекул обусловливает их гибкость.

Таким образом, признаками полимерного строения вещества являются большая молекулярная масса, цепное строение и гибкость. Совокупность этих признаков характеризует полимер

связь (взаимодействие огромного числа элементарных звеньев, приводящее к тому, что

суммарная прочность такой связи превышает прочность химических связей в молекуле) обусловливают свойства ВМС: механическую прочность, температуру размягчения, плохую растворимость и др.

химическое строение влияют на свойства. Так, для получения негорючих полимеров,

устойчивых к кислотам и щелочам, целесообразно применять мономеры, содержащие галогены (Cl, F). Наличие в полимерной цепи чередующейся с простой связью тройной связи обусловливает высокую термическую стойкость (карбин не подвергается изменениям до 2300°С). Появление в полимерной цепи ароматических колец приводит к повышению температуры плавления полимера

полистирол, каучуки, капрон, лавсан, ацетатное волокно, целлюлоза, карбин
Форма может быть

от строго линейной (карбин) до клубкообразной (каучук). Большинство из них растворяется в органических растворителях, образуя вязкие растворы, размягчается, плавится, характеризуется высокой прочностью

в растворителях. Чем больше разветвлен полимер, тем ниже его прочность,

так как отсутствует плотная упаковка макромолекул. Поэтому из крахмала невозможно получить волокно

кварц
Эти полимеры не растворяются, не плавятся, большей частью жесткие и

более прочные, чем линейные

из большого числа шестиугольников, образованных атомами углерода, – это огромная

молекула. Полимер тугоплавкий, не растворимый, обладает электропроводностью, расслаивается на «чешуйки»

их развитие и обобщение, что позволяет осмыслить свойства полимеров