Урок "натуральный каучук". Презентация на тему каучуки Презентация синтетические каучуки история многообразие и перспективы

Цель урока: продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального и синтетического каучуков; дать понятие о стереорегулярности и её влиянии на свойства каучуков; познакомить с реакцией вулканизации. познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве;

Английский химик Чарльз Макинтош В 1823 году придумал непромокаемую ткань, состоящую из двух слоёв материи, соединённых раствором каучука в специальном растворителе. Изобретатель наладил производство из новой ткани плащей, которые получили название « макинтош ».

НАТУРАЛЬНЫЕ КАУЧУКИ Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С 5 Н 8) n со средней молекулярной массой Элементарное звено (- СН 2 - С = СН - СН 2 -) n СН 3 Природный каучук –это цис-полиизопрен.

Химическое строение гуттаперчи Транс-полиизопрен также встречается в природе, и называют его гуттаперчей. - Н 2 С Н \ / С = С 1,4-транс -полиизопрен / \ Н 3 С СН 2 – Каучук в сравнении с гуттаперчей обладает гораздо более высокой эластичностью, поэтому находит более широкое применение.

Классификация каучуков по областям применения Каучуки общего назначения Каучуки специального назначения 1. Высокая эластичность и износостойкость при обычных температурах, устойчивость к многократным деформациям. 2. Практичность. Примеры: бутадиеновый и изопреновый. 1. Стойкость к действию растворителей, масел, кислорода, озона, высоких температур, морозостойкость. Примеры: хлорпреновый, бутадиен-стирольный.

Вулканизация Натуральные и синтетические каучуки используют преимущественно в виде резины. Для получения резины каучук вулканизируют. Его нагревают с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками по месту разрыва двойной связи.

Проверка знаний 1. Природный каучук – линейный полимер: А) бутадиена Б) 2 – метилбутадиена В) этилена Г) ацетилена 2. Способ получения искусственного каучука разработал: А) Д.И. Менделеев Б) С.В. Лебедев В) М.В. Ломоносов Г) Н.Н. Зинин 3. Сырьё для получения бутадиена-1,3 по методу Лебедева: А) бутен -1 Б) бутен -2 В) этиловый спирт Г) этилен 4. Общая формула диеновых углеводородов: А) С n H 2n-2 Б) С n H 2n В) С n H 2n+2 Г) С n H 2n-6 5. Вулканизация – процесс нагревания каучука с: А) серой Б) песком В) углеродом Г) серной кислотой

Введение Каучуки - натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом - млечного сока каучуконосных растений. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда. Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных сред.

Способ получения по методу Лебедева В 1910 году С. В. Лебедеву впервые удалось получить синтетический каучук и бутадиен. Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали 1,3-бутадиен (он оказался более доступным продуктом, чем изопрен). Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук. В 1926 году ВСНХ СССР объявил конкурс по разработке промышленного способа синтеза каучука из отечественного сырья. К 1 января 1928 года в жюри нужно было представить описание способа, схему промышленного получения продукта и 2 кг каучука. Победителем конкурса стала группа исследователей, которую возглавлял профессор Медико-хирургической академии в Ленинграде С. В. Лебедев. В 1932 году именно на базе 1,3-бутадиена возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С. В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным. В годах С. В. Лебедев впервые синтезировал каучукоподобное вещество при термической полимеризации дивинила и изучил его свойства. В 1914 году учёный приступил к изучению полимеризации около двух десятков углеводородов с системой двойных или тройных связей. В 1925 году С. В. Лебедев выдвинул практическую задачу создания промышленного способа синтеза каучука. В 1927 году эта задача была решена. Под руководством Лебедева были получены в лаборатории первые килограммы синтетического каучука. В 1930 году по методу Лебедева была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде, а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству синтетического каучука.

Получение синтетического каучука В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук - полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным - бутадиеном Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов: Бутадиен очищают от не прореагировавшего этилового спирта, многочисленных побочных продуктов и подвергают полимеризации. Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом, их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных связей, к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого количества энергии или участия катализатора. При каталитической полимеризации катализатор не входит в состав образующегося полимера и не расходуется, а выделяется по окончанию реакции в своём первоначальном виде. В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау. Отличительной особенностью процесса полимеризации является то, что при этом молекулы исходного вещества или веществ соединяются между собой с образованием полимера, не выделяя при этом каких-либо других веществ.

Слайд 1

Природный каучук
Работу выполнила ученица 10 А класса Егорова Ольга Преподаватель: Жадан Оксана Сергеевна
МАОУ «Лицей № 4» г. Рязани
2015 г.

Слайд 2

Определение
Каучу́ки - натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты. Многие растения содержат продукты ди-, три - и полимеризации сопряженных алкадиенов, прежде всего, изопрена (2-метилбутадиена-1,3). Природный полимер изопрена – это натуральный каучук (НК).

Слайд 3

История открытия каучука
Моряки Колумба, отправившиеся на поиски стран в надежде найти несметные сокровища, золото и драгоценные камни и представить себе не могли, что среди их находок едва ли не самое главное значение имели образцы привезенного в Европу натурального каучука.

Слайд 4

Слово «каучук» происходит от индейских слов «кау»- дерево и «учу»- течь, плакать, т.е. буквально означает «слезы дерева». Есть такие деревья, которые действительно как бы плачут, когда надрезают их кору. Слезы у дерева белые, как молоко. Конечно, это не слезы, а млечный сок - по-испански «латекс». Его собирают из надрезов коры тропического каучуконосного дерева бразильской гевеи. Высота гевеи может достигать 30 м., а диаметр ствола- 3м. Млечный сок, содержащий каучук заключен в млечных сосудах, образующих систему, расположенную под корой дерева. Добычу каучука начинают после достижения деревом возраста 5-7 лет. На воздухе латока сравнительно быстро свертывается и превращается в темный смолообразный продукт- каучук. Самая «урожайная» гевея дает в день всего 20 г. своих «слез». В год от одного дерева можно получить 2-3 кг. каучука.

Слайд 5

В 1493 г. Христофор Колумб увидел на острове Гаити туземцев, игравших в мяч. Хотя это казалось невероятным, но, ударяясь о землю, мяч высоко подскакивал в воздух. Колумб привез несколько образцов этого удивительного вещества в Европу, но в то время им никто не заинтересовался. Он долгое время хранился в кунсткамере (собрание редкостей) при дворе испанского короля. Позднее обнаружилось, что этот материал обладает замечательными свойствами: он эластичен и прочен, газо- и водонепроницаем, устойчив к истиранию, обладает электроизоляционными свойствами. Во Франции научились делать подтяжки и подвески из каучуковых нитей, а в Англии один из фабрикантов по имени Макентош изготовил непромокаемый плащ, положив слой каучука между двумя слоями ткани. Однако, промышленность каучука, едва начав развиваться, зашла в тупик: каучуковые вещи оказались нестойкими к изменению температуры.

Слайд 6

В 40-х годах 19 века было обнаружено, что каучук, нагретый с серой, резко изменяет свойства: теряет липкость, сохраняя при этом прочность и эластичность, и, что самое главное, становится стойким к изменениям температуры. Новый продукт был назван резиной, а процесс превращения сырого каучука в резину - вулканизацией.

Слайд 7

Производство каучука
В 1876 году англичане обманным путем вывезли из Бразилии 70 тысяч семян гевеи и создали первые каучуковые плантации в своих колониях в юго-восточной Азии. В 1900 году на рынок были выпущены первые 4 тонны каучука, полученные из культурной гевеи. Перед второй мировой войной площадь, занятая под плантации гевеи, составляла уже более 3,5 млн. га.

Слайд 8

Слайд 9

В 1926 году советское правительство объявило конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. По условиям конкурса к 1 январю 1928 года должны быть представлены описания технологии получения каучука из доступного сырья, схема заводского производства и 2 кг. продукта. С этой задачей справилась группа ленинградских ученых под руководством профессора военно-медицинской академии С.В. Лебедева. Еще в 1914 г. он был награжден золотой медалью Российской академии наук за исследования в области полимеризации диеновых углеводородов. Химики во главе с Лебедевым предложили метод синтеза каучукоподобного материала полимеризацией бутадиена 1,3, который они получили из этилового спирта.

Слайд 10

В 1930 г. в Ленинграде впервые в мире было создано промышленное производство синтетического каучука. За рубежом подобные предприятия появились позже: в Германии - в 1938 году, в США – в 1942 году. Сейчас известны и производятся в промышленных масштабах каучуки разных сортов. Крупнейшее в Европе производственное объединение «Нижнекамскнефтехим» знают во всех уголках планеты как производителя синтетического каучука. Здесь действуют комплексы по производству изопренового каучука, дивинила, бутилкаучука, этиленпропиленового каучука. По этиленопроводу этилен из Нижнекамска поступает на крупнейшее в стране производство полиэтилена в ПО «Оргсинтез». Наибольшим спросом у зарубежных потребителей пользуются каучуки, которые экспортируются в ФРГ, Японию, Польшу, Китай.

Слайд 11

В наше время сырьем для производства синтетического каучука служат нефть и природный газ. Больше половины мирового производства синтетического каучука расходуется на производство шин. Но резина не долговечный материал, она подвержена старению. Атомы серы постепенно переходят в окружающую среду, что приводит к разрушению молекул резины. Старую резину в больших количествах выбрасывают или сжигают. Наиболее экологичный способ утилизации старой резины - использование ее при строительстве дорог. В смеси с цементом, силикатом Nа и др. веществами резиновая крошка образует покрытие, которое прочнее и надежнее асфальтового.

Слайд 12

Строение натурального каучука и его изомеров
Макромолекула натурального каучука состоит из макромолекул изопрена. Процесс полимеризации изопрена можно изобразить так: CH2 = C - CH = CH2 + CH2 = C - CH = CH2 + ...→ | | CH3 CH3

Слайд 13

CH2- группы находятся по одну сторону двойных связей. Такое пространственное строение молекул полимеров называется стереорегулярным. Именно такое строение молекул придает натуральному каучуку эластичность. В состав природного каучука будет входить: 1. углеводород полиизопрен-91,9% 2. белки и аминокислоты- 2,2-3,8% 3. высшие органические кислоты- 1,5 – 4% 4. металлы побочных подгрупп- медь до 0,0008% -железо до 0,01% - марганец до 0, 001% 5. вода.

Слайд 14

Физические свойства природного каучука.
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).

Слайд 15

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.
Изделие из полученного материала – резины – прочнее, чем из каучука, и оно сохраняет свою эластичность в широком интервале температур.

Слайд 16

Значение каучука в нашей жизни
Тысячелетиями люди жили, не зная каучука. Современная техника уже не та, что прежде. И где бы не шумел мотор: в небе ли на самолете, на земле ли в автомобиле или в подлодке – везде и всюду необходим каучук. Средний расход каучука на 1 самолет превышает 600 кг. Но еще больше, чем в небе, нужен каучук на земле. Десятки миллионов автомобилей день и ночь стучат по дорогам земного шара. До второй мировой войны автотранспорт поглощал свыше трех четвертей всей мировой добычи каучука. Около миллиона тонн! Во время войны он требует еще больше каучука. Танки, бронеавтомобили, самоходные пушки, тяжелые орудия, зенитные батареи движутся на резиновых шинах. Вес шин на германском «Тигре» 600кг. Перечень резиновых изделий, без которых нельзя воевать, бесконечен: противогазы, резиновые подошвы для армейских сапог, резиновые плащ-палатки. Каучук необходим для войны. Но каучук не менее важен и в мирное время. Резиновые грелки, резиновые пузыри для льда, кислородные подушки, хирургические перчатки, трубки для переливания крови и десятки других резиновых изделий, так нужных медицине. Промышленность, транспорт требуют сотни миллионов резиновых изделий. Требуется каучук и для производства резиновых калош, сапог, бесчисленных изделий санитарии и гигиены, детских игрушек. Всего не перечислишь. Без каучука современный человек сразу бы лишился всех благ цивилизации: авиации, автотранспорта, связи удобной одежды и обуви, телевидения, радио и многого другого

Алексеева Наталья

Презентация составлена учащейся в помощь учителю при объяснении нового материала на уроках химии в 10 классе.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Природный каучук Работа выполнена ученицей 10 класса ГБОУ СОШ № 1465 Алексеевой Натальей Учитель: Попова С.А.

Каучук в природе Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: « кау » -- дерево, «учу» -- течь, плакать. « Каучу » -- сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы прибавили к этому слову всего одну букву. Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука -- углеводород полиизопрен (91-96 %). Л атексные деревья накапливают каучук в большом количестве. Их добывают методом подсечки, надрезая кору дерева.

Природный каучук встречается в очень многих растениях. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на: - паренхимные -- каучук в корнях и стеблях; - хлоренхимные -- каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов. -латексные -- каучук в млечном соке. -травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного

Производство натурального каучука Латекс состоит из мельчайших частичек жидкости, твёрдых частиц и других примесей. Только около 33% латекса составляет каучук, 66% вода и около 1% другие вещества. Полученный лист из каучука. Л атекс растягивают, разбавляют водой и подвергают коагуляции путём обработки кислотой, чтобы частицы каучука в латексе сцепились друг с другом. Затем производят протягивание между валками, придавая листам толщину 0,64 см, полученные листы высушивают путём обдувания сухим тёплым воздухом или дымом, и отправляют на погрузку.

С остав природного каучука В состав природного каучука будет входить: углеводород полиизопрен – 91,9%; белки и аминокислоты – 2,2-3,8%; высшие органические кислоты – 1,5 – 4%; металлы побочных подгрупп: медь до 0,0008%; железо до 0,01%; марганец до 0, 001%. вода

В продуктах разложения природного каучука содержатся непредельные соединени я Экспериментально доказано, что это 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен). Следовательно, макромолекула натурального каучука состоит из повторяющихся звеньев, полученных от изопрена. Каучук однороден по своей молекулярной структуре. Строение природного каучука

Молекулы каучука закручены в клубки. Если ленту из каучука растягивать, деформировать, то молекулярные клубки будут выпрямляться в направлении прилагаемой силы, и лента будет удлиняться

Ф изические свойства природного каучука Натуральный каучук - аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело. Природный необработанный (сырой) каучук - белый или бесцветный углеводород. О собенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) - способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук - высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 100%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен - он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Каучук - хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно - кислородом воздуха. Вообще все каучуки, как аморфные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C - хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C - мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C - превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200-250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов. При нагревании каучук размягчается, деформируется, становится клейким.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O 2), водородом (H 2), галогенами (Cl 2 , Br 2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц. Химические свойства природного каучука.

История каучука История каучука началась со времен Великих географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привез из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. Индейцы делали такие мячи из белого сока растения гевея, растущего на берегах р. Амазонки. Этот сок темнел и затвердевал на воздухе.

Огромную, хоть и недолгую популярность в Европе и Северной Америке резиновые изделия получили после того, как англичанин Чаффи изобрел прорезиненную ткань. Однако у изделий из прорезиненной ткани был большой недостаток. - эластичность каучука проявляется лишь в небольшом интервале температур, поэтому в холодную погоду резиновые изделия твердели и могли растрескаться, а летом размягчались, превращаясь в липкую, издающую зловоние массу. И все бы забыли про макинтоши и галоши, если бы не американец Чарльз Нельсон Гудьир. Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с солью, перцем, песком, маслом и даже с супом и, в конце концов, добился успеха. В 1839 он обнаружил, что добавляя в каучук немного серы и нагревая, можно улучшить его прочность, твердость, эластичность и тепло- и морозоустойчивость. Сейчас именно новый материал, изобретенный Гудьиром, принято называть резиной, а открытый им процесс - вулканизацией каучука.

Промышленное применение каучука Наиболее массовое применение каучуков - это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин. Ешё каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции. В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего. Также производят разнообразные изделия из резины - транспортерные ленты конвейеров и электроизоляция, «резинки» для белья, резиновая обувь, детские воздушные шары и т.д.

ВведениеКаучуки - натуральные или
синтетические материалы,
характеризующиеся эластичностью,
водонепроницаемостью и
электроизоляционными свойствами,
из которых путём специальной
обработки получают резину.
Природный каучук получают из
жидкости молочно-белого цвета,
называемой латексом - млечного
сока каучуконосных растений.
В технике из каучуков изготовляют
шины для автотранспорта,
самолётов, велосипедов; каучуки
применяют для электроизоляции, а
также производства промышленных
товаров и медицинских приборов.

С 1932 г. по способу Лебедева в СССР начала создаваться впервые в мире промышленность синтетического каучука

Способ получения по методу Лебедева

Получение синтетического каучука