АННОТАЦИЯ Наша исследовательская работа отражает поисково- исследовательскую деятельность учащихся 11 «В» класса МОУ «Урмарская средняя общеобразовательная школа 1 им. Г. Е. Егорова» Константиновой Юлии и Константиновой Ольги под руководством Васильевой Елены Михайловны, направленную на изучение пластмасс. Мы решили подробно узнать об их классификации, о способах получения пластмасс, об их структуре, свойствах и применении. После обработки собранной информации мы оформили исследовательскую работу, которую предлагаем вашему вниманию.
Дидактические цели и методические задачи Дидактические цели: Приобщение учащихся к исследовательской работе; Пробудить интерес к научно-исследовательской и самостоятельной деятельности; Научить использовать знание химической науки в быту; Методические задачи: Научить учащихся работать со справочной и научной литературой; Сбор, переработка и оформление полученной информации;
Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к «осмолению» продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют «смолами»). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 году (поливинилиденхлорид) и 1839 году (полистирол). ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Термин «полимерия» был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 году для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. «Истинные» синтетические полимеры к тому времени еще не были известны. Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г.Бушарда, У.Тилден, немецкий учёный К. Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годах было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса. С начала 20-х годов 20 века развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория «малых блоков»). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г.Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.
Берцелиус Йенс Якоб (20.VIII.1779–7.VIII.1848) Шведский химик, член Королевской шведской Академии Наук (с 1808), ее президент в 1810–1818. Научные исследования охватывают все главные проблемы общей химии первой половины XIX века. Экспериментально проверил и доказал (1810–1816) достоверность законов постоянства состава и кратных отношений применительно к неорганическим оксидам и органическим соединениям. Определил атомную массу 45 химических элементов. Ввел современные обозначения химических элементов и первые формулы химических соединений. Открыл химические элементы церий, селен и торий. Впервые получил в свободном состоянии кремний, титан, тантал и цирконий. Предложил термин «катализ» для обозначения явлений нестехиометрического вмешательства «третьих тел» (катализаторов) в химической реакции. Опубликовал «Учебник химии» (т. 1–5, 5- е изд. 1843–1848).
Бутлеров Александр Михайлович (15.IX.1828–17.VIII.1886) Русский химик, академик Петербургской Академии Наук (с 1874). Создатель теории химического строения органической химии. Обосновал идею о взаимном влиянии атомов в молекуле. Предсказал и объяснил (1864) изомерию многих органических соединений. Показал (1862) возможность обратимой изомеризации, заложив основы учения о таутомерии. Синтезировал уротропин (сухой спирт). Создал школу русских химиков, в которую входили: В. В. Марковников, А. М. Зайцев, Е. Е. Вагнер, А. Е. Фаворский, И. Л. Кондаков и др.
Лебедев Сергей Васильевич (25.VII.1874–2.V.1934) Советский химик. Впервые получил (1910) образец синтезированного бутадиенового каучука. Разработал одностадийный способ получения бутадиена из этилового спирта. Получил СК полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Разработал методы получения резины и резинотехнических изделий. Осуществил цикл исследований в области гидрогенизации этиленовых углеводородов, установил зависимость скорости присоединения водорода по двойной связи от величины, природы и местоположения заместителей
вещества, молекулы которых состоят из множества повторяющихся структурных звеньев, соединённых между собой химическими связями. К полимерам относятся белки нуклеиновые кислотыцеллюлоза крахмалкаучукгликоген хитин В переводе с греческого - - много - часть И другие органические вещества
полимеризацияполиконденсация Для реакции полимеризации характерны три стадии: инициирование рост цепи обрыв цепи ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ Поликонденсация сопровождается образованием полимера и низкомолекулярного соединения (H 2 O, HCl, NH 3 и т. п.). Мономеры должны содержать минимум две функциональные группы. Типичная реакция поликонденсации лежит в основе получения фенолформальдегидных смол или полиэфирных соединений Полимеризация – реакция образования полимера без образования низкомолекулярных продуктов. В качестве мономера используется молекула, содержащая кратную связь.
каучуки волокна химические пластмассы
конструкционные материалы, содержащие полимер и способные при нагревании приобретать заданную форму и сохранять её после охлаждения. Понятие «пластмассы» современными школьниками очень часто воспринимается как категория химическая, как нечто придуманное и синтезированное изобретателями- химиками. Однако многие полимеры встречаются в природе и не в форме брошенных человеком и загрязняющих её отработанных изделий, а как натуральные вещества, синтезированными растительными и животными организмами.
Так, растущее в Малой Азии дерево Liuamber orientalis выделяет пахучую смолу, называемую стираксом, которую ещё 3000 лет назад древние египтяне использовали для бальзамирования умерших. Стиракс, так же как «драконова кровь», выделяемая малайской пальмой ротангом, представляет собой не что иное, как полистирол. Жук Abax ater в случае опасности выстреливает в атакующего жидкостью, состоящей в основном из мономерного метилметакрилата который, полимеризуясь на теле врага, делает его неподвижным: метилметакрилат
ТЕРМОПЛАСТЫ ТЕРМОРЕАКТОПЛАСТЫ Пластмассы, которые обратимо твердеют и размягчаются Пластмассы, которые при формовании нельзя вернуть в вязкотекучее состояние ТЕРМОПЛАСТЫТЕРМОРЕАКТОПЛАСТЫ
При обычных температурах пластмассы представляют собой твёрдые, упругие тела. электро-, тепло-, звукоизлируэщими свойствами; почти абсолютной стойкостью к действию агрессивных сред; способностью отражать или пропускать световые, звуковые и радиоволны; способностью обеспечивать защиту от радиоактивных излучений;
(-CH 2 -CH 2 -) n (-CH 2 -CH-) n n Название пластмас с Свойства Полиэт илен Термопластичен. При нагревании размягчается - можно вытянуть нити. Горит, синим пламенем, при этом плавиться, и образует капли. Пластичен, эластичен, прочен, тонкие пленки прозрачные, не пропускают ультрафиолетовые лучи; обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию щелочей любых концентраций, органических кислот, концентрированной соляной и плавиковой кислот; сравнительно стоек к радиоактивным излучениям. При t 0 выше 80 0 C растворяется в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных. Полипр опилен Термопластичен. Обладает свойствами высокой ударной прочности, высокой стойкости к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемости; хороший диэлектрик, плохо проводит тепло, не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO 3, H 2 SO 4 и хромовой смеси. Обладает низкой термо- и светостойкостью. Поливи нилхло рид Термопластичен. При нагревании размягчается. Горит небольшим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. При горении чувствуется острый запах. Достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородов. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов, бензина, керосина, жиров, спиртов. Стоек к окислению и практически негорюч, обладает невысокой теплостойкостью. Полистир ол Термопластичен. Хороший диэлектрик, влагостоек, легко окрашивается и формуется, химически стоек, растворяется в ароматических и хлорированных алифатических углеводородах, физиологически безвреден, однако для полистирола характерны сравнительно низкая теплостойкость и значительная хрупкость. Полимети лметакри лат Исключительно прозрачен, обладает высокой проницаемостью для лучей видимого и ультрафиолетового света, хорошими физико- механическими и электроизоляционными свойствами, атмосферостоек, устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, жиров, спиртов и минеральных масел. Физиологически безвреден и стоек к биологическим средам. Размягчается при температуре несколько выше С и легко перерабатывается. Фенолфор мальдеги дная смола Отвержденные смолы характеризуются высокими тепло-, водо- и кислостойкостью, а в сочетании с наполнителями и высокой механической прочностью.
СТАЛИ, МЕДИ и др. металлов некоторые марки СТАЛИ, ЧУГУНА, ДЮРАЛЮМИНИЯ и др. Пластмассы ПРОБКИ ПЛАСТМАСС Некоторых МЕТАЛЛОВ И 1. ПЛОТНОСТЬ ~ от 0,9 до 2,2 г/см 3 ПЕНОПЛАСТЫ – 0,02 – 0,1 г/см 3 ЛИТИЙ (самый лёгкий металл)– 0,53 г/см 3 В среднем, ПЛАСТМАССЫ некоторые сорта ПЕНОПЛАСТОВ в 10 раз легче в 5-8 раз легче 2. ПРОЧНОСТЬ Некоторые виды значительно ПРЕВОСХОДЯТ 3. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ Среди металлов НЕ ИМЕЮТ СЕБЕ РАВНЫХ Они устойчивы не только к действию влаги воздуха, но и к действию кислот и щелочей Отдельные сорта пластмасс представляют собой лучшие диэлектрики из всех известных в современной технике По своим антифрикционным свойствам многие пластмассы значительно превосходят лучшие антифрикционные сплавы металлов. Внешний вид пластмасс не изменяется от атмосферных воздействий. По методам переработки они имеют также немалое преимущество перед другими материалами. Благодаря изготовлению изделий из пластмасс методами прессования, литья под давлением, формования и другими методами получения устраняются отходы производства, появляется возможность его широкой автоматизации Наконец, большим преимуществом пластических масс перед другими материалами является неограниченность и доступность сырьевой базы.
Основные потребители пластмасс – строительная индустрия, машиностроение, электротехника, транспорт, производство упаковочных материалов, товаров народного потребления
Если мы внимательно оглянемся кругом, то заметим массу вещей, изготовленных из пластмасс, которые прочно вошли в наш быт. Большое число деталей холодильников, телевизоров, пылесосов, стиральных машин, спортивные принадлежности, игрушки, посуда, отделочные и упаковочные материалы, различные предметы галантереи, санитарии и гигиены – это далеко не полный перечень изделий из пластмасс, широко применяемых в быту.
Выданные вам образцы пластмасс (например: полиэтилен, полипропилен, фенолоформальдегидные пластмассы) распределите на две группы – термопластичные и термореактивные. Опишите свойства одного представителя каждой группы