Органические полимеры и экология (10-й класс)

Цели:

1. Обобщить и повторить способы синтеза полимеров.
2. Развить знания об органических полимерах: природных на примере целлюлозы и белка, и синтетических волокон, каучука и пластмасс.
3. Уяснить, что борьба за охрану природы это борьба за жизнь.

Ход урока

I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.

1. Какие органические соединения относятся к классу углеводов.
2. Почему они получили такое название.
3. Сравнить строение целлюлозы и белка. Рассказать особенности строения этих биополимеров.

– Разное число структурных звеньев.
– Структура целлюлозы – линейная.
– Структура белка – пространственная первичная, вторичная, третичная, четвертичная.
– Макромолекулы углеводов построены из монотонно чередующихся одних и тех же звеньев глюкозы, белки же состоят из остатков различных аминокислот.

4. Объяснить сущность реакций полимеризации (на примере пропилена) и поликонденсации на примере аминокапроновых кислот.
5. Какими признаками должны характеризоваться вещества вступающие в реакцию:

а) полимеризации;
б) поликонденсации.

– В реакциях поликонденсации образуется побочный низкомолекулярный продукт.

6. Каким образом характеризуются полимеры по происхождению?

II. Работа у доски.

Осуществить превращения, написать уравнения реакции.

CaO CaC₂ C₂H₂ CH₃COH CH₂Cl – COOH дипептид

СаO + 3C CaC₂ + 2CO

CaC₂ + 2H₂O Ca(OH)₂ +C₂H₂

C₂H₂ + H₂O CH₃COH

CH₃COH + [O] CH₃ –

CH₃ – + Cl₂ CH₂Cl – COOH + HCl

CH₂Cl – COOH + NH₃ NH₂ – CH₂ – COOH + HCl

Задача. Вам выданы пробирки с растворами, в одном из которых содержится глицерин, в другом – белок. При помощи одних и тех же реактивов определите каждое вещество.

- Нагреем полученные растворы. Белок при сильном нагревании свернется, с глицерином ничего не произойдет.

Учитель: Сделайте вывод: что такое полимеры

Ученики: Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок, соединенных между собой химическими связями.

Учитель: Автором принципиально новых представлений о полимерах как о веществах, построенных из макромолекул, был Шаудингер, победа его идей (к 40-м годам ХХ века) привела к тому, что полимеры стали рассматриваться как качественно новый объект исследования химии и физики.

Широко вошли в наш быт
Разные пластмассы,
За короткий очень срок
Их признали массы

Учитель: Да, полимеров много. Давайте послушаем альманах “В царстве полимеров”

Ученики:

1) Полимеры – прошлое, настоящее и будущее!

Сегодня выражения век химии и век полимеров звучат как синонимы.

“Тридцать две минуты не билось сердце… не хватало одной перегородки. Сердце было трехкамерное. За тридцать две минуты врач выкроил из белой синтетической ткани перегородку и вшил ее в сердце. Это факт, синтетические полимеры проникли в самые потайные уголки человеческой жизни”.

По данным департамента науки и техники Японии на планете в 1990г. искусственные кости и суставы получили 1,5•10⁴ человек, клапаны сердца 9,0•10⁵ и искусственную почку 1,1•10⁶.

2) Пластмассы. Это материалы, изготовленные на основе органических полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения. По масштабу производства они занимают I место среди органических полимеров.

Например: полипропилен стереорегулярного строения, в нем молекулы плотно прилегают друг к другу, высокая степень кристалличности, силы взаимного притяжения между ними возрастают, что и сказывается на свойствах.

Полипропилен идет на изготовление высокопрочной изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры.

Высокая устойчивость к многократным изгибам и истиранию позволяет получать из него очень прочные канаты, сети, технические ткани.

3) Конкурент полиэтилена. Продукт жизнедеятельности некоторых почвенных бактерий. Выделенное из биомассы и очищенное вещество представляет собой природный полимер. Обладает исключительно ценными свойствами: способностью разлагаться под воздействием микрофлоры и бесследно исчезать, не загрязняя окружающую среду.

Из этого вещества – он недавно получен – будут изготавливать хирургические нити, распадающиеся через определенное время и не вызывающие воспалительного процесса, пленочную упаковку для фруктов, подлежащих длительному хранению и другие изделия.

4) Разновидностью полистирола является пенополистирол. Его получают, используя при изготовлении материала вещества – вспениватели. В результате полистиролприобретает структуру застывшей пены с закрытыми порами.

Пенополистирол – очень легкий материал, он используется в качестве тепло и звукоизоляционного материала в строительстве, холодной технике, в мебельной промышленности, а также идет на изоляцию трубопроводов, упаковку транспонируемых приборов, пищевых продуктов и т.д.

5) Вы наверное слышали о стеклопластиках. Из них делают покрытия межконтинентальных и космических кораблей. Во время полета в атмосфере оболочка ракеты разогревается до t⁰ в несколько тысяч. Конечно, пластмассовый кожух при этом сгорает, но медленно слоями и успевает, таким образом, защитить корпус ракеты на самом опасном участке полета.

6) Синтетические волокна – это волокнистые материалы, характеризуются упорядоченным расположением макромолекул.

Где хранится хлопок, там надпись: “Огнеопасно”. И тем не менее именно из хлопка удалось получить искусственное волокно, которое не боится космической температуры 3600⁰. А при такой температуре Al – металл! превращается в пар, замечательное волокно состоит на 99% из С, имеет тугоплавкость графита и в тоже время сохраняет строение и гибкость органического полимера. Применяется оно в космической технике.

7) Волокно лавсан – хороший диэлектрик, обладает большой прочностью, устойчив к действию кислот и щелочей. Изделия из лавсана широко известные. Это ткани для одежды, трикотажные изделия, тюль, обивочные материалы. Ткани из лавсана несминаемые. Высокая прочность позволяет готовить из него канаты, транспортерные ленты, фильтровальные ткани, пожарные рукава и т.д.

8) А вы знаете, что 1 января 1928г. в СССР родился первый в мире синтетический каучук. Его создатель русский ученый С.В. Лебедев. Получение синтетического каучука было ответом на требования “века моторов” дать шины для автомобилей молодой Советской Республики, не имеющей природного каучука.

9) Я хочу рассказать о фторкаучуке. Он соединяет в себе свойства неорганического полимера с эластичностью резины. Т.к. в этом каучуке есть атомы фтора, то связь C–F более прочная, чем С–Н. Фторкаучук обладает высокой термостойкостью, он работает при t – 300⁰.

Таким образом, горизонты синтетических полимеров необъятные.

10) Немецкая фирма “Пермалайт” начала выпуск тканей из полимерного волокна с добавкой сульфида цинка. Такая ткань после освещения достаточно ярким светом начинает светиться в темноте и это свечение продолжается 5-6 часов. Из светящейся ткани можно шить, например, мундиры для дорожной полиции, куртки для велосипедистов.

Учитель: Девочки 10 класса сочинили частушки.

• Ткань хлорин болезни лечит, ревматизма порок излечит, надо б в жизнь ее внедрить, чтоб лентяев излечить.
• Как посмотришь на лавсан, так дивишься чудесам – ткань плотна, она не мнется и дождю не поддается.
• Мы хотим совет вам дать, чтоб от жизни не отстать, чтобы брюки вид имели, ткань лавсан все заимели.
• Полимер бы для волос, стимулирующий рост, поскорей изобрели, чтобы косы выросли.
• Каучук в природе редок, без него не проживешь, мы ходили бы по лужам в валенках и без калош.

Учитель: И сегодня можно перефразируя крылатые слова М.В.Ломоносова с полным правом утверждать. “Глубоко проникают полимеры в дела человеческие”

Далее заслушаем ответы учащихся у доски, а затем тест (ученики на листочках дают ответы).

Экологические тесты.

Укажите один правильный ответ из нескольких предложенных.

1. Вещества, вызывающие раковые заболевания называют:

а) биогенными;
б) пирогенными;
в) канцерогенными;
г) абиогенными.

2. Наибольшее количество веществ, загрязняющих биосферу приходится на:

а) предприятия химической и угольной отраслей промышленности;
б) сельское хозяйство;
в) бытовую деятельность человека;
г) транспортные средства.

3. Большую часть мусора, загрязняющего землю, составляет:

а) пластмасса;
б) стекло;
в) металл.

4) Для того, чтобы переработать пластмассу, ее необходимо:

а) компостировать;
б) сжечь при специальных условиях;
в) переплавить.

5. Вредные выбросы оказывают влияние:

а) только на те регионы, где появилось загрязнение;
б) только на те регионы, где появилось загрязнение и на близлежащие к ним;
в) не только на те регионы, где произошли вредные выбросы, но, возможно, даже на территории, удаленные от места, где загрязнение появилось.

6. Самая страшная добавка к воде:

а) бытовой мусор;
б) пестициды;
в) минеральные удобрения.

7. Бутылка или банка из пластмассы, брошенная в лесу, пролежит без изменения:

а) 10 лет;
б) 50 лет;
в) 100 лет и больше.

8. Основа для санитарных норм, а также для решения об открытии того или иного производства:

а) предельно допустимая концентрация вещества;
б) наличие тяжелых металлов;
в) государственный стандарт качества.

Ответ: 1 - а, 2 - а, 3 - а, 4 - б, 5 - в, 6 - б, 7 - в, 8 - а.

Учитель: Предлагаю решить задачу.

Рассчитаем, сколько лизина можно получить из парафинового углеводорода метана массой 1600 т по схеме метан лизин

если выход лизина составляет 90 % от теоретически возможного

Дано:

m (CH4) – 1600 m
w % выход лизина 90%
m (лизина) - ?

Решение:

1) 1600 : х = 16 : 146
х = 14600 m

2) W% = * 100%
m (пр) = = 9000 m

Ответ: m лизина – 9000 m

Учитель: Итак, подводим итоги, выставляем оценки. Пожелание всем – развивайте свою интуицию, углубляйте знания по химии. Это поможет вам стать грамотными, успешными людьми.