Слайд 2
![ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Система понятий химии ВМС 2. Последовательность формирования](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-1.jpg)
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Система понятий химии ВМС
2. Последовательность формирования и развития основных
понятий высокомолекулярной химии
3. Обобщение понятий химии ВМС
Слайд 3
![1. СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Значение химии ВМС для школы:](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-2.jpg)
1. СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Значение химии ВМС для школы:
Позволяет раскрыть важнейшие
понятия ВМС химии и способы синтеза полимеров
Знакомит с наиболее важными, имеющими широкое народнохозяйственное значение полимерными материалами
Дает возможность рассмотреть простейшую классификацию полимеров и полимерных материалов
Слайд 4
![СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Исходное понятие – мономер. Это весьма](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-3.jpg)
СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Исходное понятие – мономер. Это весьма реакционноспособное вещество,
так как содержит либо не менее одного реакционного центра (например, π-связи в реакциях полимеризации), либо не менее 2-х реакционных центров (например, различные функциональные группы в реакциях поликонденсации)
Слайд 5
![СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Реакции полимеризации (что это такое?) и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-4.jpg)
СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Реакции полимеризации (что это такое?) и реакции поликонденсации
(что это такое?) приводят к получению полимера (макромолекулы), в котором выделяют элементарное или структурное звено. Строение элементарных звеньев позволяет судить о свойствах (большей частью химических) полимера
Слайд 6
![СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Число элементарных звеньев – степень полимеризации,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-5.jpg)
СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Число элементарных звеньев – степень полимеризации, которое дает
возможность перейти к средней молекулярной массе полимера (почему она средняя?)
Характер соединения структурных звеньев и их пространственное строение определяют геометрическую структуру макромолекул полимера, его стереорегулярность
Слайд 7
![СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Состав структурных звеньев, их строение (химическое,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-6.jpg)
СИСТЕМА ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Состав структурных звеньев, их строение (химическое, электронное, пространственное),
молекулярная масса макромолекул, межмолекулярные силы определяют свойства полимеров. Для характеристики свойств полимера важно знать его кристаллическое и аморфное строение
Слайд 8
![ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИИ ВМС Выделяют 3 этапа в формировании понятий](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-7.jpg)
ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИИ ВМС
Выделяют 3 этапа в формировании понятий химии ВМС:
1.
Рассмотрение неорганических полимеров
2. Изучение органических полимеров
3. Обобщение сведений о неорганических и органических полимерах в 11 классе в теме «Синтетические высокомолекулярные соединения и полимерные материалы на их основе»
Слайд 9
![2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС На](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-8.jpg)
2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
На 1 этапе
представления о неорганических полимерах позволят:
Установить общее в строении полимеров независимо от их происхождения
Подготовить учащихся к восприятию материала об органических полимерах, проводить аналогии между полимерами
Слайд 10
![НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ На примерах пластической серы, алмаза, графита и кварца](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-9.jpg)
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
На примерах пластической серы, алмаза, графита и кварца учащиеся получают
первоначальные понятия о линейной и пространственной структуре полимеров, о влиянии строения на свойства полимеров
Пластическая сера – линейный полимер – образуется за счет разрыва восьмичленного цикла. Она состоит из беспорядочно перепутанных цепочкообразных молекул большой длины. Ее растяжение объясняется расправлением нитевидных макромолекул
Слайд 11
![НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Полимеры, имеющие трехмерное строение, - алмаз и кварц.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-10.jpg)
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Полимеры, имеющие трехмерное строение, - алмаз и кварц. На этих
веществах хорошо также изучать положение о влиянии пространственного строения на физико-механические свойства полимеров
2 этап начинается в теме «Непредельные углеводороды» (получение полиэтилена и полипропилена реакцией полимеризации)
Слайд 12
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ С первых уроков изучения полимеров надо широко применять](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-11.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
С первых уроков изучения полимеров надо широко применять такие логические
приемы, как сравнение, аналогия, анализ, синтез и обобщение
Сравнивать (по составу, строению, свойствам) можно полимер и мономер, полимеры органического и неорганического происхождения, различные органические полимеры (сравните этилен и полиэтилен, полиэтилен и парафин)
Слайд 13
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Вывод: полиэтилен по ряду физических и химических свойств](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-12.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Вывод: полиэтилен по ряду физических и химических свойств сходен с
парафином – предельным углеводородом
Далее ученики изучают натуральный каучук в теме «Алкадиены», знакомятся со ступенчатой реакцией полимеризации, линейным клубкообразным строением молекул каучука, с возможностью осуществления химических связей между линейными макромолекулами с образованием пространственной структуры полимера (резины), объясняют свойства эластичности
Слайд 14
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Здесь можно сравнивать каучук и резину, полиэтилен и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-13.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Здесь можно сравнивать каучук и резину, полиэтилен и каучук, каучук
натуральный и синтетический изопреновый и т.д. При сравнении надо учитывать такие понятия, как «состав», «химическое строение», «геометрическая структура», «свойства»
Этот материал благоприятен для использования проблемного подхода
Слайд 15
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Каучук эластичен и термопластичен, а резина не термопластична,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-14.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Каучук эластичен и термопластичен, а резина не термопластична, но сохраняет
высокую эластичность. Как объяснить свойства резины? (проблемная ситуация). Учащиеся выдвигают предположения: пластичность наблюдается у полимеров с линейной структурой, отсутствие ее у резины доказывает появление новой структуры
Слайд 16
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Решение проблемы: объяснение учителя «сетчатого» строения резины. Появление](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-15.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Решение проблемы: объяснение учителя «сетчатого» строения резины. Появление новой проблемной
ситуации: у каучука или резины выше эластичность? Предположения учащихся: выше у каучука, так как а) он сильнее растягивается, б) движение макромолекул не сдерживается поперечными химическими связями
Слайд 17
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Решение проблемы: проведение опыта, который доказывает, что у](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-16.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Решение проблемы: проведение опыта, который доказывает, что у каучука имеется
остаточная деформация, а у резины ее нет: поперечные связи ограничивают растяжение «сетки», при снятии нагрузки резина полностью возвращается в свое прежнее состояние
Дальнейшее изучение полимеров происходит в темах «Углеводы» и «Белки»
Слайд 18
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ На примере крахмала и целлюлозы объясняется прочность линейного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-17.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
На примере крахмала и целлюлозы объясняется прочность линейного полимера (ориентация
макромолекул, появление водородной связи), рассматривается разветвленное строение макромолекул, их гидролиз
При изучении белков углубляются знания об образовании линейных макромолекул в результате синтеза полипептида, его гидролизе, рассматриваются первичная, вторичная и третичная структуры белков
Слайд 19
![ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ Хотя строение нуклеиновых кислот намного сложнее белков, для](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-18.jpg)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Хотя строение нуклеиновых кислот намного сложнее белков, для их изучения
используется общий подход к выяснению строения природных полимеров – аналитический. Гидролиз крупных молекул происходит постепенно: вначале образуются промежуточные продукты, а затем продукты полного гидролиза. В случае НК сначала образуются нуклеотиды, которые гидролизуются на пентозу, основания и фосфорную кислоту
Сравните строение белков и НК
Слайд 20
![3. ОБОБЩЕНИЕ ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС Обобщение проводят по плану: 1.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-19.jpg)
3. ОБОБЩЕНИЕ ПОНЯТИЙ ХИМИИ ВМС
Обобщение проводят по плану:
1. Классификация полимеров
2. Состав,
строение и свойства полимеров
3. Успехи производства полимерных материалов
Ученикам дается задание: провести классификацию полимеров по происхождению, составу и способам синтеза; рассмотреть на примерах, как влияет состав, Мr и строение на свойства и применение полимеров; провести классификацию полимерных материалов; изучить производство полимерных материалов в стране и регионе
Слайд 21
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ По происхождению полимеры делят на 3 группы: неорганические,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-20.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
По происхождению полимеры делят на 3 группы: неорганические, органические и
элементоорганические
Неорганические полимеры – это основа минерального мира. Вопрос: почему одни атомы элементов способны образовывать полимеры, а другие – нет? (C и Si)
Слайд 22
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ Оказывается, способность к образованию полимеров выражена только у](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-21.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Оказывается, способность к образованию полимеров выражена только у тех элементов,
у которых энергия связи достаточно велика. Есв.(кДж/моль): Si-Si 180, Р-Р 222, S-S 264, С-С 350, Si-O 370. С увеличением энергии связи растет прочность полимеров и увеличивается их способность к образованию крупных молекул. Наиболее прочная связь у кварца
Слайд 23
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ Органические полимеры делятся на 3 группы: природные, синтетические](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-22.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Органические полимеры делятся на 3 группы: природные, синтетические и искусственные.
Природные – крахмал, целлюлоза, натуральный каучук, белки, НК. Особенно обширна группа белков, которая классифицируется в зависимости от выполняемых функций (ферменты, гормоны и т.д.). Некоторые природные полимеры, подвергшиеся химической обработке (целлюлоза), образуют небольшую группу искусственных полимеров (вискоза, ацетилцеллюлоза и др.)
Слайд 24
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ Обширна группа синтетических полимеров. В зависимости от способа](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-23.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Обширна группа синтетических полимеров. В зависимости от способа получения их
делят на 2 группы: полимеризационные (полиэтилен, полистирол и др.) и поликонденсационные (фенолформальдегидные смолы)
Элементоорганические полимеры занимают промежуточное положение между неорганическими и органическими полимерами. Наиболее широкое применение имеют кремнийорганические полимеры
Слайд 25
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ Перед учеными стояла проблема: синтезировать такие органические полимеры,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-24.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Перед учеными стояла проблема: синтезировать такие органические полимеры, у которых
в основной цепи были бы связи Si-О. Академику Андрианову К.А. удалось получить макромолекулы линейной структуры, где в основной цепи были связи Si-О, к которым подвешивались углеводородные радикалы. Органическая часть придавала полимеру пластичность и эластичность, а неорганическая – термостойкость. В настоящее время получают полимеры с «включением» и других элементов, например, бора
Слайд 26
![КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Пластмассы в зависимости от отношения к нагреванию](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-25.jpg)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Пластмассы в зависимости от отношения к нагреванию делят на
термопластичные и термореактивные
Волокна по происхождению делят на натуральные, синтетические и искусственные
Каучуки по широте применения делят на каучуки общего (массового) и специального назначения; в зависимости от структуры их делят на стереорегулярные и нестереорегулярные
Слайд 27
![ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА Длина макромолекул во](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-26.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА
Длина макромолекул во много раз
превосходит их поперечник. Большая длина макромолекул обусловливает их гибкость. Таким образом, признаками полимерного строения вещества являются большая молекулярная масса, цепное строение и гибкость. Совокупность этих признаков характеризует полимер
Слайд 28
![ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА Эти признаки плюс](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-27.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА
Эти признаки плюс межмолекулярная связь
(взаимодействие огромного числа элементарных звеньев, приводящее к тому, что суммарная прочность такой связи превышает прочность химических связей в молекуле) обусловливают свойства ВМС: механическую прочность, температуру размягчения, плохую растворимость и др.
Слайд 29
![ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА Состав элементарных звеньев,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-28.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И МR НА СВОЙСТВА
Состав элементарных звеньев, их химическое
строение влияют на свойства. Так, для получения негорючих полимеров, устойчивых к кислотам и щелочам, целесообразно применять мономеры, содержащие галогены (Cl, F). Наличие в полимерной цепи чередующейся с простой связью тройной связи обусловливает высокую термическую стойкость (карбин не подвергается изменениям до 2300°С). Появление в полимерной цепи ароматических колец приводит к повышению температуры плавления полимера
Слайд 30
![ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ Линейная структура – полиэтилен, поливинилхлорид,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-29.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Линейная структура – полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, полистирол,
каучуки, капрон, лавсан, ацетатное волокно, целлюлоза, карбин
Форма может быть от строго линейной (карбин) до клубкообразной (каучук). Большинство из них растворяется в органических растворителях, образуя вязкие растворы, размягчается, плавится, характеризуется высокой прочностью
Слайд 31
![ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ Разветвленная структура – крахмал Эти](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-30.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Разветвленная структура – крахмал
Эти полимеры набухают в
растворителях. Чем больше разветвлен полимер, тем ниже его прочность, так как отсутствует плотная упаковка макромолекул. Поэтому из крахмала невозможно получить волокно
Слайд 32
![ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ Пространственная структура – фенолформальдегидная пластмасса,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-31.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Пространственная структура – фенолформальдегидная пластмасса, резина, кварц
Эти
полимеры не растворяются, не плавятся, большей частью жесткие и более прочные, чем линейные
Слайд 33
![ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ Плоскостная структура – графит Каждая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-32.jpg)
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Плоскостная структура – графит
Каждая плоскость, состоящая из
большого числа шестиугольников, образованных атомами углерода, – это огромная молекула. Полимер тугоплавкий, не растворимый, обладает электропроводностью, расслаивается на «чешуйки»
Слайд 34
![ВЫВОД Основные понятия химии ВМС находятся в определенной взаимосвязи, постепенно](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/52383/slide-33.jpg)
ВЫВОД
Основные понятия химии ВМС находятся в определенной взаимосвязи, постепенно происходит их
развитие и обобщение, что позволяет осмыслить свойства полимеров