« Синтетические волокна»,
учителя химии МОУ "Лицей №2" г. Чебоксары
Чувашской Республики
Мокеевой Надежды Ленстовны.
Химия – одна из интереснейших и практически значимых наук. Её роль в системе школьного образования обусловлена значением науки химии в познании законов природы и развитии производительных сил общества. Но с учётом современных условий химическое образование должно оптимально удовлетворять интересам личности.
Химическое образование – неотъемлемая часть естественнонаучного образования на всех ступенях школы. Развитие химического образования должно осуществляться на основе ведущих принципов государственной политики в области образования: его демократизации, дифференциации и гуманизации, а также положительных традиций и практического опыта отечественной школы. Для гуманизации химического образования (раскрытия связей между химическими знаниями и повседневной жизнью человека) я использую различные формы уроков. Так, например, на уроке по теме «Синтетические волокна» я применяю исследовательский метод. Привожу план этого урока.
Цель урока: а) ознакомить учащихся с современной классификацией волокон, их применением, промышленным осуществлением важнейших химических процессов, с общими научными принципами производства;
б) обучить исследовательским методам распознавания волокон.
Задачи урока: учащимися приобретаются навыки составления таблиц, оформления наблюдений в письменном виде, умения анализировать, сравнивать, обобщать.
Для проведения урока необходимы:
1. Таблица «Классификация волокон»;
2. Схема «Формование ацетатного волокна»;
На столах учащихся: коллекция «Волокна», таблица «Исследование свойств волокон», щипцы тигельные, палочка стеклянная, штатив для пробирок, пробирки химические – 4 штуки, спички, чашка Петри, два образца тканей, раствор H2SO4 (1:5), раствор H2SO4 (3:2), раствор HNO3 (1:5), 10% - ый раствор NaOH.
Ход урока.
Учитель: Цель этого урока – познакомить с ещё одной областью народнохозяйственного применения синтетических высокомолекулярных веществ, современной классификацией волокон. Научиться различать их по внешнему виду, отношению к нагреванию, к действию реактивов.
1. Опрос домашнего задания
Учитель: В начале урока мы с вами вспомним основные положения предыдущего занятия.
Устный опрос:
1. Какие способы получения полимеров мы с вами изучили на предыдущем занятии? Приведите примеры уравнений реакций получения полимеров.
2. Почему отходы (брак, лом) из термопластичных полимеров можно отправлять на вторичную переработку, а отходы из термореактивных полимеров не подвергаются вторичной переработке?
(У учащихся, ответивших на вопросы, проверяются тетради с письменным домашним заданием. При этом предполагается поставить оценки 2-3 ученикам).
Письменные задания:
1. Индивидуальное (на карточке).
а) Относительная молекулярная масса бутадиенового каучука равна 80000 – 450000. Определить степень полимеризации бутадиенового каучука. Напишите уравнение полимеризации бутадиена.
Уравнение полимеризации бутадиена:
СН2 = СН − СН = СН2 → (−СН2 − СН = СН − СН2 −)n .
б) Какой каучук обладает большей эластичностью и износостойкостью – бутадиеновый или дивиниловый и почему?
2. Задание для класса.
Напишите уравнение сополимеризации бутадиена – 1,3 и стирола.
Так получают бутадиен-стирольный каучук, обладающий высокой механической прочностью.
Дополнительные вопросы:
1) Приведите примеры полимеров: а) термопластичных; б) термореактивных.
2) Какую геометрическую форму могут иметь молекулы полимеров? Как их можно различить?
(Итого оцениваются ещё не менее 5 учащихся.)
2. Тема «Синтетические волокна»
Введение: Когда перечисляют нужды людей, на втором месте после пищи упоминают одежду. Одежда защищает нас от холода зимой и от зноя летом, она нужна нам и весной и осенью, её мы пользуемся всю жизнь. Вот почему основная масса всех тканей, идет на одежду.
Кроме того, ткани используются при отделке помещений, для обивки салонов автомобилей, вагонов, самолетов и пароходов. Они нужны при производстве мебели, электроаппаратуры, всевозможных проводов и кабелей, и во многих других производствах.
Из прочных технических тканей делают брезенты, мешки, кули. Вместе с резиной мы видим их в покрышках автомобильных шин, в резиновой обуви, в плащах.
Из материи специальных сортов делают парашюты, аэростаты, палатки, надувные лодки и матрацы. А из тканей и сжатого воздуха строят большие склады, навесы, временные производственные помещения и зрелищные залы, например для цирковых представлений.
То есть современная промышленность использует волокна различного типа.
1. Классификация волокон.
Таблица «Классификация волокон»
|
Волокна
|
|
природные
|
химические
|
|
растительного
происхождения
|
животного
происхождения
|
искусственные
|
синтетические
|
| |
|
|
|
Учащиеся изучают коллекцию тканей и волокон и переписывают таблицу в тетрадь (5 минут).
Учитель: В зависимости от происхождения и способа получения волокна делятся на следующие группы:
а) Природные волокна растительного происхождения получают из соответствующих растений (лён, хлопок, конопля).
б) Природные волокна животного происхождения получают из различных животных: шерстяное волокно – из шерсти коз, овец, лам, кроликов и др.; шёлковое волокно – из коконов тутового шелкопряда (крепдешин, креп-жоржет и др.) или дубового шелкопряда – (чесуча).
в) Искусственные волокна получают путем химической обработки природных полимеров, например целлюлозы, которую выделяют из древесины или хлопкового пуха (вискоза, ацетатное волокно, медноаммиачное).
г) Синтетические волокна в отличие от искусственных получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан, нитрон, хлорин).
2. Выступление ученика с сообщением.
Ученик дает историческую справку о том, в каких странах и в каких объёмах производились волокна природного происхождения. Как это производство влияло на экономику, внутреннюю и внешнюю политику и в целом на развитие государств (5 минут).
Учитель: Почти до начала 20 века для изготовления волокон и тканей использовалось сырьё природного происхождения. Производство волокон из такого сырья требует большого количества труда. Так, чтобы получить 160 –170 кг волокна нужно снять урожай: хлопка – с 0,5 га; льна – с 1 га; шерсти – с 35 –38 овец; шёлка – 900 –920 коконов.
А за последние 100 лет население Земли увеличилось вдвое. Но ещё больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон стала заметно отставать от спроса. Так, за последние 40 лет она увеличилась лишь на 25%, а спрос – на 100%. Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производятся миллионы километров химических волокон. На 1985г. производство химических волокон составляло более 28% от общего производства тканей.
Огромное значение химических волокон очевидно. Если затраты труда для производства капрона принять за 100%, то для вискозного шёлка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шёлка ещё больше – 25000%. Очевидно, что применение химических волокон особенно в технике оказывается наиболее выгодным.
3. Формование химического волокна.
Схема «Формование ацетатного волокна», см. Цветков Л.А. «Органическая химия» стр. 161
Учитель: Химические волокна получают путем формования, как из раствора, так и расплава. Суть формования в том, чтобы полимер неупорядоченной структуры превратить в материал с упорядоченным расположением молекул.
4. Получение важнейших синтетических волокон.
Учитель: Волокно капрон – продукт поликонденсации ε – аминокапроновой кислоты. Для производства капрона используют производное этой кислоты – капролактам.
(Учащиеся самостоятельно пишут поликонденсацию ε – аминокапроновой кислоты).
Капроновое волокно не впитывает влагу, не гниет, не поедается молью, очень устойчиво к многократной деформации, в чем превосходит натуральные волокна.
Это волокно относят к группе амидных волокон.
Вопрос к классу: Как вы думаете, почему эта группа так называется?
Волокно лавсан – продукт поликонденсации двухосновной терефталевой кислоты и этиленгликоля.
(Учащиеся самостоятельно пишут уравнение реакции).
Волокно лавсан отличается большой прочностью, значительной устойчивостью к высоким температурам, свету и другим реагентам. Ткани из лавсана не мнутся и не теряют форму.
Вопрос к классу: Волокно лавсан относится к полиэфирным волокнам. Почему?
(На этом этапе можно оценить ещё от 2-х до 3-х учеников.)
5. Исследование волокон (на 25 минут)
Учитель: В век полимеров крайне важно уметь различать волокна по внешнему виду, отношению к нагреванию, характеру горения и растворимости в растворах кислот и щелочей.
Ваши задачи:
а) исследовать характер горения и характер остатка двух образцов тканей;
б) определить растворимость этих образцов тканей в растворах кислот и щелочей;
в) по таблице определить тип волокна;
г) результаты исследований оформить в виде таблицы.
Учитель: Обратите внимание на скорость сгорания волокна, запах продуктов разложения.
В конце урока подвести итоги, проверить результаты.
3. Задание на дом (глава 8, §3, повторить §§1,2).
1. Перечислите достоинства и недостатки искусственных и синтетических волокон.
2. Какие экологические проблемы возникают в отношении синтетических волокон?
3. Какая масса ε─аминокапроновой кислоты была взята для получения капрона, если в результате реакции выделилась вода массой 72 кг?
Дано:
m(H2O) = 72 кг
m ε─аминокапроновой к-ты = ?
Ответ: m к-ты = 524 кг.
4.Волокно амид получают поликонденсацией гексаметилендиамина NH2─(CH2)6─NH2 и адипиновой кислоты НООС─(CH2)4─СООН. Составьте уравнение реакции. Какая масса этих продуктов расходуется для получения поликонденсата массой 5 т, если массовая доля потерь составляет 5%.
|
Дано
mанида=5т
Wпотерь=5%
|
Решение
1) 5 т – 95%
mтеор. – 100%
mтеор. = 5 т * 100% / 95% = 5,263 т
2) X г амина – 5,263 т анида
116 г амина – 244 г анида
Х = 116 * 5,263 / 244 = 2,5022 т
3) Y г кислоты – 5,263 т анида
146 г кислоты – 244 г анида
Y = 146 * 5,263 / 244 = 3,149 т
H O
│ ║
  H2N─(CH2)6─NH2+HOOC─(CH2)4─COOH→H2N─(CH2)6─N─C─(CH2)4─COOH + H2O
Ответ: mамина = 2,5 т; mкислоты = 3,15
|
|
mамина=?
mкислоты=?
|
Заключение
При проведении урока с элементами исследования были опрошены и оценены не менее 10 учащихся. Как правило, нестандартная форма проведения уроков вызывает интерес к предмету, повышает усвояемость материала, снижает эмоциональные нагрузки.
Разносторонняя подача учебного материала заинтересовывает учащихся в дополнительном изучении предмета и работе с литературой за пределами школьной программы.
