Поняття про полімери на прикладі поліетилену. Застосування поліетилену. Лабораторний дослід № 7 «Ознайомлення зі зразками виробів із поліетилену».


Ірина Шумчук,

вчитель хімії, біології

загальноосвітньої школи І-ІІ ст. с. Кисилин

Локачинського р-ну Волинської обл.


Цільова група:

учні 9 класу

Тривалість:

45 хв.

Мета:

Ознайомити учнів з новим типом хімічних реакцій – реакціями полімеризації та властивостями полімерів. Розглянути зразки виробів з поліетилену, його хімічні та фізичні властивості.

Розвивати критичне мислення, вміння вирішувати проблемні питання та прогнозувати результат, робити висновки.

Виховувати екологічну культуру та бережливе ставлення до природи та власного здоров’я.

Операційні цілі (завдання):

Після закінчення уроку учень

Знає

  • історію та методику виробництва поліетилену;

  • молекулярну, електронну та структурну формули поліетилену;

  • хімічні та фізичні властивості поліетилену;

розуміє

  • переваги і недоліки окремих видів полімерів;

  • проблеми утилізації відходів полімерних матеріалів;

вміє

  • пояснити причини широкого використання полімерів у народному господарстві.

  • роботи висновки про негативний вплив діяльності людини на довкілля;

  • планувати заходи для забезпечення навколишнього середовища;

може

  • працювати у групі;

  • вирішувати проблемні питання;

  • робити висновки.

Методи і техніки:

  • бесіда;

  • робота в групах;

  • лабораторний дослід;

  • проблемне питання;

  • усне повідомлення;

  • творчий проект;

  • «Мікрофон».

Допоміжні матеріали:

Додаток 1. Питання до вправи «Третій зайвий».

Додаток 2. Питання до вправи «Завершити думку».

Додаток 3. Текст до усного повідомлення «Історія полімерів».

Додаток 4. Презентація виробів із поліетилену.

Додаток 5. Допоміжний матеріал для груп.

Додаток 6. Питання до вправи «Мікрофон».

Тип уроку:

Комбінований.

Основні терміни та поняття:

Полімеризація, поліетилен, утилізація, мономер, полімер, ступінь полімеризації.


Широко простягає хімія руки свої у справи людські…

Куди не подивимось, куди не оглянемось,

скрізь постають перед очима нашими успіхи її старанності.

М. В. Ломоносов

Хід уроку

1. Вступна частина

1.1. Організаційний момент

Вчитель повідомляє тему та мету уроку. Звертає увагу учнів на епіграф. Наголошує, що це «проблемне питання» вони повинні довести в кінці уроку.

1.2. Перевірка домашнього завдання

Вправа «Третій зайвий». Додаток 1.

Вправа «Завершити думку» Додаток 2.

2. Основна частина

2.1. Вивчення нового матеріалу. Усна розповідь вчителя.

Вчитель. Молекули етилену можуть не лише приєднувати молекули інших речовин, а й багаторазово сполучатися між собою. Утворюється одна велика молекула – макромолекула. Така реакція відбувається за певних умов: нагрівання, збільшення тиску, наявності каталізатора. Реакції такого типу називають реакціями полімеризації. Продукти реакції полімеризації називають полімерами (від грец. «полімерес» — той, хто складається з багатьох частин), у них багато разів повторюється той самий фрагмент.

Давайте вияснимо історію розвитку полімеризації .

2.2. Усне повідомлення учня. Додаток 3.

2.3.Вивчення нового матеріалу. Письмовий запис з елементами бесіди.

Вчитель. Розглянемо полімеризацію на прикладі етилену:

Запис на дошці:

СН2 = СН2 +СН2 = СН2+… + - СН2 – СН2 - + - СН2 - СН2 - +…

- СН2 – СН2 - СН2 - СН2 - …

Скорочено схем у полімеризації записують так: (запис на дошці)

п СН2 = СН2 t°, Р, кат. (—СН2 — СН2 —)n

етилен поліетилен

На схемі видно, що кратний зв'язок вивільняється ля сполучення з двома такими самими частинками. У такий спосіб можуть сполучатися десятки і сотні тисяч молекул етилену. Такий полімер називають поліетиленом. Вироби з нього вам усім відомі. (формули записуються на дошці)

СН2 = СН2 — мономер, вихідна речовина — вуглеводень, з якого синтезується полімер.

(—СН2 — СН2 —)n — полімер — молекула, що утворюється в результаті полімеризації.

(—СН2 — СН2 —) — елементарна ланка — повторювана частина молекули полімеру.

n — ступінь полімеризації — кількість елементарних ланок у молекулі полімеру, що дорівнює числу молекул мономера.

Для того щоб краще ознайомитися з полімерами виконаємо лабораторний дослід. (Учні працюють у зошитах для лабораторних та практичних робіт. Записують спостереження та висновки)

2.4. Лабораторний дослід 7. Ознайомлення зі зразками виробів з поліетилену.

Мета: ознайомитись з властивостями поліетилену на прикладі виробів з нього.

Техніка безпеки (повторення основних правил поводження з кислотами, лугами, нагрівними приладами).

Обладнання: штатив з пробірками, пінцет, спиртівка.

Реактиви: натрій гідроксид, розбавлена сульфатна кислота, розчин калій перманганату.

Дослідження властивостей поліетилену

  1. Випробуйте зразки поліетиленових виробів на дотик, пластичність, міцність.

  2. Демонстрація вчителем.

  • Реакція на дію температур. Обережно нагріти скляну паличку й торкнутись нею поліетиленової плівки.

  • Спалити шматочок поліетиленової плівки у полум’ї спиртівки.

  • Визначення густини поліетилену за водою, його розчинність у воді.

  • Реакція з розчином калій перманганату.

  • Реакція з розчинами сульфатної кислоти.

  • Реакція з розчинами натрій гідроксиду.

За кожним пунктом плану робимо висновки про фізичні й хімічні властивості поліетилену й записуємо їх у зошит.

Вчитель. Висновок:

  1. Поліетилен - твердий, білого кольору або прозорий, масний на дотик матеріал.

  2. При нагріванні – плавиться, і зберігає надану форму, термопластичний.

  3. Горить голубим полум’ям на повітрі.

  4. Поліетилен легший за воду і не розчиняється в ній.

  5. Не взаємодіє з кислотами, лугами, окисниками.

На основі вивченого та спостережень ознайомимось з практичним використанням виробів із поліетилену у різних галузях господарства.

2.5.Вчитель показує презентацію про вироби з поліетилену. Додаток 4

2.6. Вправа «Проблемне питання: за чи проти» . Робота у групах.

Вчитель. Утворимо три групи. Кожна група отримує різні вироби із поліетилену та короткі характеристики до них. (Додаток 5)

Вчитель. І група повинна вияснити які переваги пластику? Написати на картках та прикріпити у колонку «ЗА» на дошці.

Вчитель. Чи справді полімери є такими ідеальними і безпечними? Про це нам розповість ІІ група учнів. Виберіть негативні сторони полімерів. Написати на картках та прикріпити у колонку «ПРОТИ» на дошці.

(Орієнтовний висновки учнів)

«ЗА» « ПРОТИ»

  1. Дешевий; 1. Деякі виділяють небезпечні речовини;

  2. Легкий; 2. Одноразове використання;

  3. При правильному користуванні 3. Довго розкладається (сотні років)

безпечні для здоров’я; 4. Не можна спалювати;

  1. Міцний; 5. Є вироби з низьким температурним

  2. Хімічно стійкий; режимом експлуатації;

  3. Більшість термостійкі; 6. Є вироби чутливі до світла та кисню;

  4. Діелектрики ; 7. Засмічують довкілля.

Вчитель. ІІІ група визначить які з виробів є безпечними, а які ні? Чи можна використовувати одноразові пакети та пляшки кілька разів? (Використати мал.1). Як правильно утилізувати поліетилен.

М ал.1

3. Підсумкова частина

3.1. Узагальнення та систематизація знань

Вчитель. Зважуючи усі «за» та «проти », зробимо висновки про поліетилени, полімеризацію та використання цих речовин.

Вправа «Мікрофон». Додаток 6

3.2. Творчий проект «Чисто та прибутково».

Мета: вирішення проблеми утилізації поліетилену у своєму населеному пункті. (За браком часу, проект обговорюється на уроці, але виконують учні як домашнє завдання).

Учні використовують ключові слова: очистити, зібрати, попередити про наслідки, ознайомити з небезпекою, поставити смітники для поліетилену, залучення підприємств для рециклізації поліетилену, ціна 1 кг поліетилену - 1-2 грн.

Оформлення та захист проекту. (Презентація, відеоматеріали, фотоматеріали, постер, плакат).

Завдання проекту:

  1. Встановити послідовність ваших дій, використовуючи ключові слова.

  2. Користуючись додатковими джерелами інформації, визначити підприємства у Волинській області, що займаються рециклізацією поліетилену.

  3. Визначити орієнтовну кількість поліетиленових відходів, що викидає сім’я за день (тиждень, місяць, рік).

  4. Підрахувати дохід від реалізації поліетиленових відходів для сім’ї за день (тиждень, місяць, рік).

  5. Навести приклад використання отриманих коштів.

  6. Висновок.

3.3. Підбиття підсумків уроку

Вчитель підбиває підсумок відповідно мети уроку.

Звертає увагу учнів на епіграф уроку. Учні його аналізують. Роблять висновок.

3.4.Повідомлення оцінок.

3.5. Повідомлення домашнього завдання

Опрацювати §25 підручника. Виконати вправи 1-4 (стор.147-148). Оформити проект.


Література:

  1. Хімія. 9 клас / І. Ю. Старовойтова, О. В. Люсай. – Х. : Вид. Група «Основа», 2010. – 126 (2) с. – (Серія «Мій конспект»).

  2. Хімія: підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. /О. Г. Ярошенко. – К. : Освіта, 2009.

  3. http://www.eco-live.com.ua/content/blogs/oberezhno-plastmasi

Додаток 1

Вправа «Третій зайвий». (Учень вибирає зайвий елемент та пояснює свій вибір. Вправу виконують біля дошки.)

  1. С2 Н4; С4Н8; С3Н8;

  2. Бромна вода; Вапняна вода; Розчин калій перманганату;

  3. СН2=СН2; СН3-СН3; СН3=СН3;

  4. Етилен; ацетилен; етин.


Додаток 2.

Вправа «Завершити думку» (Учні виконують письмово на картках. Вчитель зачитує правильні відповіді. Діти перевіряють, обмінюючись картками. Виставляють бал).

  1. При термічному розкладі алканів утворюються речовини…

  2. Загальна формула алканів

  3. 2С2Н2 +5О2 →

  4. С2Н4 + Н2 →

  5. Якісними реакціями для ненасичених вуглеводнів є…

  6. Загальна формула алкінів

  7. С2Н4 + Br2 →

  8. Реакція приєднання водню до ненасичених вуглеводнів називають

  9. Структурна формула пропіну …










Додаток 3

Термін “полімери” було введено в науку шведським вченим і мінерологом Йонесом Якобом Берцеліусом (1779-1848рр.) у 1833р.

Каучук був вперше виявлений Колумбом в індіанців Гаїті, які грали в м’яч, зроблений з «соку дерева». Мешканцям Південно-Східної Азії він був відомий ще раніше, ніж європейцям, вони добували цей сік і обмазували їм свої кошики та глечики, щоб зробити їх водонепроникними. Каучук можна добувати з багатьох рослин, але найбільше його міститься в тропічних видах, що мешкають тільки поблизу екватора. Тому в Європі позаминулого століття він був дуже дорогий, а виробленої на його основі гуми, яку спочатку використовували тільки для виготовлення підв’язок і підтяжок, було потрібно все більше. Спроби створити синтетичний каучук і привели до відкриття механізму полімеризації.

Автором принципово нового уявлення про полімери як про речовини, що складаються з макромолекул, часточок надзвичайно великої молекулярної маси, був Г. Штаудінгер. Перемога ідей цього вченого примусила науковий світ розглядати полімери як якісно новий об'єкт дослідження хімії і фізики.

На початку 1950-х років відкриває німецький хімік Карл Ціґлер, що каталізатори на основі алюміній алкінів та тетрахлориду титану дозволяють полімеризувати етен в поліетилен вже при кімнатній температурі. До цього полімеризували етен при високому тиску в стальних автоклавах. Добутий таким чином поліетилен мав інші властивості та більш вищий ступінь впорядкування. Італійський вчений Джуліо Натта базаючьсь на роботах Ціґлера розробив таку саму методику виробництва поліпропілену. Ціґлер іНатта отримали за свої роботи у 1963 році нобелівську премію







Додаток 4

Додаток 5

  1. Поліетилентерефталат (PETE/PET)


Н айпоширеніший вид пластмас. В пляшки, що виготовляються з поліетилентерефталату, розливають різні напої (соки, води), соняшникову олію, кетчупи, майонез, косметичні засоби.

Переваги: дешевизна, міцність, безпечність.

Недоліки: низькі бар'єрні властивості (в пляшку легко проникають ультрафіолет та кисень; вуглекислий газ, що міститься в охолоджувальних напоях, також відносно легко проходить крізь стінки).

Небезпека для здоров'я та довкілля: офіційно вважається, що поліетилентерефталатові пляшки безпечні для здоров'я. Тим не менш, є інформація, що вміст пляшок може вилуговувати отруйну сурму зі стінок пляшок (особливо при нагріванні). Ця інформація ще потребує перевірки. Поки PETE вважається одним з найбезпечніших видів пластмас. Тим не менш лікарі не рекомендують багаторазово використовувати PETE-пляшки, тому що в побуті їх важко промити достатньо чисто, позбувшись від всіх мікроорганізмів.

Переробка: переробка здійснюється механічно (подрібнення) і фізико-хімічно. З продуктів переробки можна виготовляти широкий асортимент різної продукції, в тому числі і пластикові пляшки повторно.


  1. Поліетилен високої щільності (HDPE)


Із поліетилену високої щільності виготовляються флакони для шампуней, косметичних та миючих засобів, каністри для моторних мастил, одноразовий посуд, контейнери і ємності для продуктів харчування, контейнери для заморожування продуктів, іграшки, різні ковпачки та кришки для пляшок та флаконів, міцні господарські сумки, фасувальні пакети та ящики.

Переваги: дешевизна, безпечність, міцність, легкість переробки, стійкість до масел, кислот, лугів та до інших агресивних речовин, HDPE-тара може піддаватись термічній стерилізації, достатньо високий температурний діапазон експлуатації від -80°С до +110°С.

Недоліки: - Небезпека для здоров'я та довкілля: HDPE-вироби, як і PETE-вироби, вважаються безпечними для здоров'я людини.

Переробка: HDPE-сміття дробиться на спеціальних установках, після чого гранули знову переплавляються в різні вироби.


  1. Полівінілхлорид (PVC / V)


Полівінілхлорид, він же ПВХ, вініл застосовується для виготовлення лінолеуму, віконних профілів, кромки меблів, упаковки побутової техніки, штучної шкіри, плівки для натяжних стель, сайдингу, труб, ізоляції проводів та кабелів, завіс для душу, обгорток для сиру та м'яса, пляшок для рослинних олій, а також деяких іграшок, в тому числі і секс-іграшок.

Переваги: стійкість до кислот, лугів, розчинників і масел, бензину, гасу, хороший діелектрик, не горить.

Недоліки: невеликий температурний діапазон експлуатації від -15°С до +65°С, важкість переробки, токсичність.

Небезпека для здоров'я та довкілля: це найбільш отруйний та небезпечний для здоров'я вид пластмас. При спалюванні полівінілхлориду утворюються високотоксичні хлорорганічні сполуки, після десяти років служби вироби, виготовлені з ПВХ, починають самостійно виділяти в довкілля токсичні хлорорганічні сполуки. Найнеприємніше те, що для надання більшої гнучкості полівінілхлорид продовжують використовувати при виготовленні дитячих іграшок. Існує інформація, що полівінілхлорид потрапляє в кров людини і викликає гормональні порушення, що призводять до раннього статевого дозрівання та безпліддя.

Переробка: лиття під тиском, пресування, екструзія.


  1. Поліетилен низької щільності (LDPE)


І з поліетилену низької щільності виготовляються різні пакувальні матеріали, пакети для супермаркетів, CD, DVD диски.

Переваги: дешевизна, легкість.

Недоліки: низька рентабельність переробки.

Небезпека для здоров'я та довкілля: офіційно вважається нешкідливим, незважаючи на те що при виробництві LDPE використовуються потенційно небезпечні для здоров'я бутан, бензол і вініловий ацетат.

Переробка: переробка низькорентабельна і зводиться до подрібнення LDPE-виробів з наступним гранулюванням. Масовість виробництва LDPE призводить до забруднення довкілля. LDPE-пакетами завалені всі вулиці міст і звалища, вони тоннами плавають в морях і океанах, викликаючи загибель риб, птахів, морських черепах та інших тварин, які давляться і заплутуються в них. Багато міст світу повністю відмовились від використання поліетиленових пакетів.


  1. Поліпропілен (PP)


Із поліпропілену виготовляють відра, посуд для гарячих страв, одноразові шприци, мішки для цукру, контейнери для заморожування продуктів, кришки для більшості пляшок, маслянки, упаковку деяких продуктів харчування, в будівництві використовується для шумоізоляції. Багато виробників побутової техніки використовують поліпропілен для виробництва упаковки своєї продукції, відмовившись від отруйного полівінілхлориду.

Переваги: термостійкість (температура плавлення 175°С), стійкість до зношування; більша теплостійкість, ніж у поліетилену.

Недоліки: чутливий до світла та кисню, швидше старіє ніж поліетилен; менша морозостійкість, ніж у поліетилену.

Небезпека для здоров'я та довкілля: вважається, що поліпропілен безпечний для здоров'я. Нещодавно група японських вчених встановила, що дрібні частинки поліпропілену які плавають в водах океану абсорбують різні токсиканти, розчинні у морській воді, такі як ДДТ і поліхлорбіфеніли.

Переробка: лиття під тиском, пресування, екструзія.


  1. Полістирол (PS)


І з полістиролу виготовляється одноразовий посуд, контейнери для їжі, стаканчики для йогуртів, дитячі іграшки, теплоізоляційні плити, сандвіч панелі, декоративна плитка для стелі, пакувальні таці для продуктів харчування в супермаркетах, фасувальні коробки для яєць.

Переваги: дешевизна, морозостійкість, легкість в переробці, хороший діелектрик.

Недоліки: низька механічна міцність і хімічна нестійкість.

Небезпека для здоров'я та довкілля: раніше отримання полістиролу було пов'язане з виділенням трихлорфторметану (фреону), який руйнував озоновий шар Землі. Полістирол отримують в результаті полімеризації стиролу, який являється канцерогеном.

Переробка: екструдування з подальшим подрібненням і гранулюванням


Додаток 6

Вправа «Мікрофон».

  1. Який вуглеводень є мономером поліетилену?

  2. Назвіть фізичні характеристики поліетилену?

  3. Назвіть властивості поліетилену, які зумовили його застосування як матеріалу для виготовлення:

а) обкладинок для зошитів і підручників;

б) штучних суглобів;

в) одноразових шприців;

г) ізоляція дротів;

г) одноразового посуду;

д) посуд для хімічних реактивів.

4. Який найраціональніший спосіб утилізації відходів поліетилену?

5. Назвіть прості буденні дії, які має виконувати кожна цивілізована людина аби зменшити забруднення довкілля відходами поліетилену?


‹
›