Урок: Каучуки. Резина.
Цель:
изучение строения и свойств натурального и синтетического каучука, резины и эбонита.
познакомиться со строением, способами получения и свойствами натурального и синтетического каучуков, резины и эбонита;
узнать об их практическом применении.
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме
· Строение молекул каучуков;
· природные источники каучука;
· производство и практическое применение резины и эбонита;
· производство и применение синтетических каучуков.
Урок посвящён знакомству с природным и синтетическими каучуками: бутадиеновым, дивиниловым, изопреновым, хлоропреновым и бутадиен-стирольным, а также с производными каучука – резиной и эбонитом. Учащиеся узнают о способах их получения, особенностях строения и областях применения.
Глоссарий
Вулканизация – нагревание каучука с серой, приводящее к сшивке полимерных цепей друг с другом и повышению прочности материала.
Каучук – эластичный полимер, продукт полимеризации диеновых углеводородов.
Латекс – сок дерева гевея.
Резина – эластичный материал, продукт вулканизации каучука с содержанием серы ниже 30%.
Сополимеризация – совместная полимеризация двух или более мономеров.
Стереорегулярность – упорядоченность цис- и транс-форм мономерных звеньев в полимерной цепи.
Эбонит – прочный и химически стойкий материал, продукт вулканизации каучука с содержанием серы выше 30%.
Эластичность – способность возвращаться в исходную форму после растяжения или сжатия.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
С каучуками или их производными, такими, как резина, мы сталкиваемся ежедневно. Данные полимеры отличаются тем, что способны после механических деформаций (растяжения или сжатия) возвращаться в свою исходную форму. Это свойство называется эластичностью. Кроме того, каучук и резина водо- и газонепроницаемы и не проводят электрический ток, что позволяет изделия из них использовать для защиты от воды и как изоляторы.
Природный каучук добывают из латекса – сока дерева гевея, которое широко распространено в Бразилии и странах Азии (Китае, Малайзии, Вьетнаме). По химическому строению каучук является продуктом полимеризации изопрена. Высокая его эластичность – следствие того, что мономерные звенья в полимерной цепи имеют только цис-форму. Если цис- и транс-формы звеньев в цепи расположены упорядоченно, то такой полимер называется стереорегулярным.
Практическое применение природного каучука ограничивается его чувствительностью к высоким и низким температурам. Преодолеть этот недостаток можно, используя процесс вулканизации. При нагревании с серой двойные связи в молекуле каучука разрушаются, а атомы серы соединяют отдельные цепи между собой. Полученное таким образом вещество называется резиной. Если количество серы, добавленной при вулканизации, превышает 30%, то вместо резины образуется эбонит – прочный, стойкий к действию агрессивных веществ материал.
Каучук также можно синтезировать промышленным путем. Этот процесс называется синтезом Лебедева. Обычно с его помощью получают дивиниловый каучук. Следует отличать дивиниловый и бутадиеновый каучуки. Мономером для их получения служит одно и то же вещество (бутадиен-1,3), но дивиниловый каучук стереорегулярен (и, следовательно, эластичен), а бутадиеновый каучук – нет. Управлять стереорегулярностью получаемых полимеров можно при помощи катализаторов.
Подвергать полимеризации можно не одно вещество, а несколько. Такой процесс называется сополимеризацией (т.е. совместной полимеризацией). Например, при сополимеризации бутадиена и стирола будет получен бутадиен-стирольный каучук.
Дивиниловый и изопреновый каучуки используются для производства автомобильных шин. Менее эластичный бутадиеновый – для создания предметов быта, одежды и обуви. Из устойчивого хлоропренового каучука изготавливают кабели и трубопроводы, а из бутадиен-стирольного – ленты транспортеров.
ПРИМЕРЫИ РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
Решение задачи на вычисление степени полимеризации полимера
Условие задачи: Рассчитайте степень полимеризации хлоропренового каучука с молярной массой 35400 г/моль
Шаг первый: вычислим молярную массу хлоропрена.
M (С4H5Cl) = 88.5 г/моль
Шаг второй: вспомним определение степени полимеризации.
Степень полимеризации – это число мономерных звеньев в полимерной цепи.
Значит, для вычисления степени полимеризации необходимо разделить молярную массу полимера на молярную массу мономерного звена, которая равна молярной массе мономера.
n = 35400 г/моль: 88.5 г/моль = 400.
Ответ: n = 400.