Тема: Непредельные углеводороды
Урок: Каучук и резина
1. История получения природного каучука
Многие растения содержат продукты ди-, три- и полимеризации сопряженных алкадиенов, прежде всего, изопрена (2-метилбутадиена-1,3). Природный полимер изопрена – это натуральный каучук (НК). На рис. 1 вы видите сбор каучука с растения гевея.
Рис. 1. Сбор каучука с растения гевея
2. Строение натурального каучука и его изомеров
При образовании каучука молекулы изопрена полимеризуются так, что происходит 1,4-сопряженное присоединение:
Природные полиизопрены
В натуральном каучуке содержится углеводород цис-полиизопрен (C5H8)n. Он является стереорегулярным полимером. Молекула может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев.
Натуральный каучук нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Молекулы каучука закручены в клубки. При нагрузках они вытягиваются, при снятии нагрузки сворачиваются обратно. Т.е. каучук может подвергаться обратимой деформации (обладает эластичностью).
При нагревании каучук из эластичного состояния переходит в вязко-текучее. Силы взаимодействия между молекулами ослабевают, полимер не сохраняет свою форму. Он напоминает очень вязкую жидкость. При охлаждении каучук из эластичного переходит в стеклообразное состояние, становится похож на твердое тело. Такой полимер, если приложить нагрузку, сразу порвется. Полимеры в стеклообразном состоянии могут быть хрупкими, их можно сломать или даже разбить. Поэтому каучук можно использовать лишь в узком температурном интервале.
Природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, транс-1,4-полиизопрен:
Молекулы гуттаперчи не закручены в клубки, они вытянуты даже в отсутствие нагрузок. Поэтому гуттаперча обладает намного меньшей эластичностью.
3. Вулканизация каучука
Каучук нагревают с серой. Рис. 2. При этом макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками. Из отдельных макромолекул каучука образуется единая трехмерная пространственная сетка.
Рис. 2. Вулканизация каучука
Изделие из полученного материала – резины – прочнее, чем из каучука, и оно сохраняет свою эластичность в широком интервале температур.
4. Синтетический каучук
Синтетический каучук
Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука считается русский ученый С.В.Лебедев (Рис. 3). Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910 г., промышленное производство началось в 1932 г.
n СН2=СН-СН=СН2 ® (-CH2-CH=CH-CH2-)n
В настоящее время выпускаются сотни сортов различных синтетических каучуков.
Рис. 3.
Подведение итога урока
На этом уроке вы получили представление о теме «Каучук и резина», которая входит в школьный курс химии за 10 класс. В ходе урока вы узнали о том, что представляет собой резина и каучук, познакомились с самыми важными видами алкадиенов, которые являются важнейшими материалами для промышленности.
Список литературы
1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Органическая химия (Источник).
2. Химик (Источник).
Домашнее задание
1. №№ 5, 6 (с. 44) Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Что такое вулканизация каучука? Для чего её делают?
3. Кто является основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука? В каком году началось крупное промышленное производство синтетического каучука?
