Решение экспериментальных задач

(по теме 2.4 Азотсодержащие органические соединения. Полимеры)

 

Цель:закрепить теоретические знания о свойствах полимеров.

 

 

Обеспеченность занятия

1. Сборник методических указаний для студентов по выполнению практических занятий и лабораторных работ по учебной дисциплине «Химия».

2. Прокладка огнезащитная керамическая, щипцы тигельные (или пинцет), штатив для пробирок, пробирки ПХ -14, стеклянная палочка, спиртовка, спички, промывалка, сосуд для отходов, пипетки (или стеклянные трубочки с оплавленными краями, диаметр трубки 2-3 мм, длина 100-120 мм), гранулы (или кусочки): полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата; раствор гидроксида натрия (5%), раствор серной кислоты (1:5), раствор перманганата калия (розовый), бромная (или йодная вода), дистиллированная вода.

 

Теоретический материал

Пластмассами называют материалы, изготовляемые на основе полимеров. Пластмассы сочетают в себе разнообразные ценные качества, такие как лёгкость, прочность, химическая стойкость, которые обусловили проникновение их в различные отрасли народного хозяйства. Кроме полимеров (их часто называют смолой) в пластмассах почти всегда содержатся другие компоненты, придающие материалу определённые качества. Полимерное вещество является для них связующим.

В пластмассы входят наполнители (древесная мука, ткань, асбест, стекловата), которые улучшают их механические свойства.

Пластификаторы – повышают эластичность, устраняют хрупкость.

Стабилизаторы – способствуют сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и использования.

 Красители придают необходимую окраску.

Обычные способы получения полимеров – это реакции полимеризации, лежащие в основе получения термопластичных пластмасс, и реакции поликонденсации, лежащие в основе получения термореактивных пластмасс.

Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму, которую сохраняют при охлаждении. При следующем нагревании они снова размягчаются и могут принимать новую форму.

Термореактивные полимеры при нагревании сначала становятся пластичными, при дальнейшем нагревании утрачивают пластичность, становятся неплавкими. Повторно переработать такой полимер в новое изделие невозможно.

Наиболее типичными способами получения изделий из термопластичных пластмасс является литьё под давлением и экструзия (выдавливание), а из термореактивных пластмасс – горячее прессование.

Краткая характеристика некоторых пластмасс

Полиэтилен – твёрдый, жирный на ощупь, белого цвета термопластичный полимер. Стоек по отношению к агрессивным средам. Благодаря высокой температуре плавления, обладает существенными преимуществами перед другими материалами (полиэтиленом, полиметилметакрилатом, поливинилхлоридом), близким по свойствам.

Полипропилен идёт на изготовление высокопрочной изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры. Благодаря высокой механической прочности, его используют для изготовления канатов, сетей, технических тканей.

Поливинилхлорид – обладает большой химической стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами и большой механической прочностью. Термопластичный полимер, на его основе изготавливают два вида пластмасс: винипласт, обладающий значительной жесткостью и пластикат – более мягкий материал.

Винипласт идёт на изготовление химически стойкой аппаратуры, ванн для никелирования, жестких плёнок. Пластикат используется для изоляции, для производства предметов широкого потребления (плащей, сумок, линолеума, клеенок, для получения материалов, заменяющих кожу – в производстве обуви).

Полистирол – стоек, к действию кислот и щелочей (кроме концентрированной азотной кислоты), обладает очень хорошими электроизоляционными свойствами, термопластичен. Его применяют в электротехнике, радиотехнике, а также в быту (посуда, шкатулки, пуговицы)

Пенополистирол – лёгкий и прочный материал, имеет широкое применение в строительстве, в вагоностроении, самолётостроении, судостроении; в качестве изоляции в холодильниках, в переправочных спасательных средствах.

Получают поропласты путём нагревания высокомолекулярной смолы с веществом, размягчающимся при высокой температуре (например, с карбонатом аммония). При нагревании образуется газ, вспенивающий смолу, которая после охлаждения остаётся пронизанной мелкими порами, в результате чего полученный материал становится легче воды и является прекрасным тепло- и звуко- изолятором.

Полиметилметакрилат – за свою прозрачность называется органическим стеклом. Обладает удовлетворительной прочностью и значительно меньшей хрупкостью, чем обычное силикатное стекло, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Термопластичный полимер, находит применение в строительстве, в часовом деле, различных отраслях промышленности и в быту.

Фенолформальдегидная смола – обычно используется в смеси с наполнителями, красителями, а затем уже производят формование изделий способом горячего прессования.

Введение различных наполнителей позволяет получить материалы, имеющие ценные свойства. Так текстолит и стеклотекстолит, армированные текстильными тканями и стеклотканью, по прочности близки к дюралюминию и стали.

Текстолит – хлопчатобумажная ткань, пропитанная фенолформальдегидной смолой и спрессованная при повышенной температуре. Устойчив к нагрузкам. Легко поддаётся механической обработке. Применяется для изготовления шарикоподшипников, шестерёнок для машин, работающих при больших нагрузках.

Стеклотекстолит – стеклянная ткань и стеклянное волокно, пропитанное фенолформальдегидной смолой и спрессованное. Механически и коррозионноустойчивый материал. Применяют для изготовления деталей больших размеров (автоцистерны, кузова автомобилей)

 

Вопросы для закрепления теоретического материала

1. Дайте определения следующим понятиям:полимеры,структурное звено, степень полимеризации.

2. В чем разница между реакциями полимеризации и поликонденсации?

3. Какие полимеры называются термопластичными?

4. Какие полимеры называются термореактивными?

5. Дайте классификацию волокон.

Задание

1. Повторить теоретический материал по теме практического занятия.
2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
3. Исследовать свойства термопластичных полимеров.
4. Оформить отчет.

Инструкция по выполнению

1. Ознакомьтесь с правилами по технике безопасности при работе в химической лаборатории и распишитесь в журнале по ТБ.

2. Выполните опыты.

3. Результаты внесите в таблицу.

 

Опыт № 1 Исследование термопластичности полимеров

Зажмите в тигельных щипцах (или пинцетом) гранулу (кусочек) полиэтилена и подержите его над пламенем горелки. Что наблюдаете?

Положите нагретый полиэтилен на керамическую прокладку (при отсутствии керамической прокладки можно использовать кусочки кафельной плитки) и с помощью стеклянной палочки (свободным от наконечника концом) попытайтесь изменить его форму. Меняется ли она?

Попытайтесь изменить форму гранулы после остывания. Удалось ли это?

Проведите подобные исследования с образцами поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата.

Внимание!Нагревание образцов проводить осторожно (под пламенем спиртовки до появления изменений). Не доводить до разложения.

 

Опыт № 2 Исследование горючести полимеров:

Зажмите в тигельных щипцах или с помощью пинцета кусочек (гранулу) полиэтилена, внесите его в пламя спиртовки и держите до загорания полиэтилена.

Удалите щипцы с гранулой полиэтилена из пламени. Продолжает ли полиэтилен гореть вне пламени?

Исследуйте горючесть поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата, обратите внимание на характер их горения в пламени горящих полимеров.

 

Опыт № 3 Отношение полимеров к растворам кислот и щелочей:

Разместите в штативе для пробирок 8 пробирок ПХ-14 (в два ряда).

Налейте в четыре пробирки первого ряда по 1-2 мл (20 – 40 капель) раствора серной кислоты (1:5).

Поместите в пробирки поочерёдно по грануле (кусочку) полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата.

 

       Налейте в четыре пробирки второго ряда по 1-2 мл (20 – 40 капель) раствора гидроксида натрия (5%) и поместите в них по грануле (кусочку) вышеперечисленных полимеров.

Для вливания в пробирки растворов кислот и щелочей используйте пипетки или стеклянные трубочки. При использовании трубочек, их следует опускать в склянки с растворами кислот.

 

Опыт № 4Отношение полимеров к бромной воде и раствору перманганата калия

Освободите штатив от использованных пробирок и разместите в нём 8 чистых пробирок в 2 ряда.

Налейте в 4 пробирки первого ряда 1-2 мл бромной воды.

Поместите в них поочерёдно по грануле (кусочку) полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата налейте в 4 пробирки второго ряда по 1-2 мл розового раствора перманганата калия. Поместите в них по грануле (кусочку) перечисленных выше полимеров.

Оставьте полимеры в растворах поочерёдно встряхните пробирки с содержимым. Что наблюдаете? Произошли ли какие либо изменения с бромной водой и раствором перманганата калия? Сделайте выводы.

Оставьте содержимое всех пробирок на 8-10 минут.

Слейте растворы кислоты и щелочи из пробирок с полимерами в сосуд для отходов.

Промойте тщательно образцы дистиллированной водой из промывалки и слейте воду после промывки в сосуд для отходов. Что наблюдаете? Произошли ли какие либо изменения с образцами?

Образец отчета

 Лабораторная работа № 10 Химические свойства азотсодержащих органических соединений.

Цель: закрепить теоретические знания о свойствах полимеров.

 

Что делали	Признаки реакции	Уравнение реакции	Выводы
опыт № 1 Исследование термопластичности полимеров
опыт № 2 Исследование горючести полимеров
опыт № 3 Отношение полимеров к растворам кислот и щелочей
опыт № 4 Отношение полимеров к бромной воде и раствору перманганата калия

 

Литература0-1.с.98-101

 

Литература

Основная

 

1. Габриелян, О. С. Химия для профессий и специальностей технического профиля [Текст]: учебник / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 256с., [8]л. цв. ил.

 

1. Богомолова, И.В. Неорганическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие / Богомолова И.В. - М.: Альфа-М, ИНФРА-М, 2016. - 336 с.-       -Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=538925 (ЭБС Znanium)

 

Дополнительная

 

1. Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии [Текст]: учеб. пособие / Ю. М. Ерохин. – М.: Издательский центр «Академии», 2012. – 128 с.

 

1. Щербина, А.Э. Органическая химия. Основной курс [Электронный ресурс]: учебник / А.Э. Щербина, Л.Г. Матусевич; Под ред. А.Э. Щербины. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 808 с. -Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=415732 (ЭБС Znanium)

 

Интернет-ресурсы

 

1. www. hemi. wallst. ru (Образовательный сайт для школьников «Химия»).

2. www. chemistry-chemists. com (электронный журнал «Химики и химия»).

Приложение 1

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 988; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!