Перспективы развития экологического сознания школьников при изучении темы "Полимеры" в курсе химии
Задачи развития: продолжить развитие у учащихся основных
приемов мышления (умения анализировать, сравнивать и т.д.), совершенствовать
умение учащихся самостоятельно работать с дополнительной информацией.
Задачи воспитания: продолжить химическое образование
школьников.
Ход урока
I.
Организационный
момент (1-2 мин.)
- посадка детей;
- проверка принадлежностей;
- отметка отсутствующих и
т.д.
II. Опрос домашнего задания (10 мин.)
1.
Что такое
аминокислоты?
2.
Какие
функциональные группы имеют в своей молекуле аминокислоты?
3.
Что такое
белки?
4.
Как
образуются белки?
5.
Какова роль
аминокислот и белков в живых организмах?
III. Изучение нового материала (20 мин.)
Полимеры – высокомолекулярные соединения,
молекулы которых образуются в результате соединения множества одинаковых
звеньев – составных частей молекулы полимера.
Первоначальные сведения о
полимерах в школьном курсе рассматриваются при изучении полимеризации этилена и
пропилена (с.166, §63, Химия, 9 класс) [9]. Сходным полимером является поливинилхлорид.
Если к ацетилену присоединить хлороводород, то образуется газообразное вещество
винилхлорид, или хлорвинил:
H ─ C ≡ C ─ H + H ─ Cl → H2C ═ CHCl
винилхлорид
Винилхлорид
полимеризуется также, как и этилен:
H2C ═ CHCl + H2C ═ CHCl + … → ( ─ CH2 ─
C ─ H ─)n
|
Cl
поливинилхлорид
Из поливинилхлорида
получают химически и механически стойкую пластмассу.
Знакомясь с диенами, вы
получили также первоначальные знания о природном каучуке и синтетических
каучуках (с.166, §63, Химия, 9 класс). Первые сведения вы
получили также о природных полимерах крахмале и целлюлозе (с.175, §70,
Химия, 9 класс) [9]. К сложным природным полимерам иногда причисляют и
белки.
Чтобы получить
представление, сколь велико значение только одного вида полимеров –
фенопластов, рассмотрите табл.40.
Таблица 40. Важнейшие
фенопласты ФФС.
Характеристика фенопластов
|
Виды фенопластов
|
Текстолит
|
Волокнит
|
Гетинакс
|
Стеклопласт
|
Карболит
|
Исходные материалы, спрессованные
при повышенной температуре.
|
Хлопчатобумажная ткань, пропитанная
ФФС
|
Обрезки хлопчатобумажной ткани,
пропитанная ФФС
|
Бумага, пропитанная ФФС
|
Стеклянная ткань и стекловолокно,
пропитанные ФФС
|
Древесная мука, пропитанная ФФС
|
Свойства
|
Выдерживает большие нагрузки, легко
поддается обработке
|
Высокая износоустойчивость
|
Очень хороший электроизо-ляционный
материал
|
Механически прочный материал,
устойчивый к коррозии
|
Хороший электроизо-
ляционный материал, устойчивый к
коррозии
|
Применение
|
Изготовляют детали машин и
аппаратов (зубчатые колеса, шарикоподшипники)
|
Изготовляют автомобильные диски
сцепления, дуги тормозов, ступеньки эскалаторов и др.
|
Используют в электро- и
радиотехнике как хороший электроизоляционный материал
|
Производят детали больших габаритов
(надстройки для автомобилей, автоцистерны, лодки и др.)
|
Изготовляют телефонные аппараты,
электровыключатели, контактные гнезда и др.
|
IV. Закрепление знаний (5 мин.)
1. Что такое полимеры?
2. Как получают полиэтилен,
полипропилен и поливинилхлорид (напишите уравнения реакций)?
3. Перечислите важнейшие фенопласты и
области их применения?
V. Домашнее задание (3 мин.)
Ответьте на вопросы и
выполните упражнения 1-12, §72, стр.179 [9].
Именно таким образом
выглядит план урока в школе по теме «Полимеры».
Остальные сведения о
полимерах сводятся к материалам различных приложений, в которых рассматриваются
в основном природные, синтетические и искусственные волокна. Основные классы
полимеров, вопросы получения полимеров и не менее важные вопросы рециклизации и
утилизации отработавших полимеров в школьном курсе химии не рассматриваются.
Исходя из вышеизложенного,
очевидна необходимость наполнения школьного курса химии экологическим
содержанием. Результаты проделанной работы будут изложены в третьей главе.
Глава III. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ
«ПОЛИМЕРЫ» В КУРСЕ ХИМИИ СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ
Экологическое образование
и развитие школьников – полноценная область знания, познания самого себя,
окружающего мира, которая реально воздействует на формирование
мировоззренческой компоненты их развития как личностей.
Вашему вниманию
представляется урок на тему: «Полимеры», наполненный экологическим содержанием,
позволяющий оценить важную роль перспективы развития экологического
самосознания школьников, выявить взаимосвязь между изучаемым объектом и
окружающей средой, а также определить роль уроков химии при формировании
экологической культуры школьников, их способности применять знания и навыки для
достижения основной цели экологии – сохранении окружающей природной среды.
3.1 Урок по теме «Полимеры»
в 9 классах, позволяющий развить экологическое сознание школьников
Цель урока: познакомить учащихся со способом
получения поливинилхлорида и возможностями его применения, а также обобщить
знания учащихся о высокомолекулярных соединениях, сформировать систему
экологических знаний при изучении полимеров и способов их получения, показать
необходимость предотвращения загрязнения окружающей природной среды продуктами
производства синтетических полимерных материалов и готовыми изделиями из них.
Задачи обучения: сформировать понятие полимеры,
расширить представление о способах получения, свойствах и способах применения
различных типов полимеров в промышленности. Развить экологическое сознание и
воспитание школьников, приучить их к способности понимать, что возможности
полимерной химии безграничны и многообразны, но неосознанное загрязнение
окружающей среды отходами полимерной промышленности может нанести непоправимый
вред как здоровью человека, в частности, так и привести к глобальным негативным
последствиям, в целом, для всей планеты.
Задачи развития: продолжить развитие у учащихся основных
приемов мышления (умения анализировать, сравнивать и т.д.), совершенствовать
умение учащихся самостоятельно работать с дополнительной информацией. Развить
экологическое сознание школьников, заложить в основу воспитания представления о
взаимосвязи состава, строения, свойств и биологической функции веществ, их
двойственной роли в живой природе.
Задачи воспитания: продолжить химическое и экологическое
образование школьников.
Ход урока
II.
Организационный
момент (1-2 мин.)
- посадка детей;
- проверка
принадлежностей;
- отметка отсутствующих и
т.д.
II. Опрос домашнего задания (10 мин.)
6.
Что такое
аминокислоты?
7.
Какие
функциональные группы имеют в своей молекуле аминокислоты?
8.
Что такое
белки?
9.
Как
образуются белки?
10.
Какова роль
аминокислот и белков в живых организмах?
III. Изучение нового материала (20 мин.)
Полимеры – высокомолекулярные соединения,
молекулы которых образуются в результате соединения множества одинаковых
звеньев – составных частей молекулы полимера.
Полимеры являются
основной частью пластмасс. Они связывают в единое целое другие компоненты, т.е.
полимерное вещество служит связующим. При этом образуются различные полимерные
композиции, обладающие набором нужных физико-механических характеристик. Помимо
полимера в состав пластической массы входят наполнители, пластификаторы,
стабилизаторы, отвердители, смазывающие вещества, красители, порообразователи и
другие добавки. Наполнители вводят для улучшения механических свойств
пластмасс, уменьшения усадки во время отверждения, повышения их стойкости к
действию различных сред. Пластификаторы – это специальные добавки,
придающие материалу пластичность и сохраняющие его свойства в широком интервале
температур. Улучшается морозостойкость, огнестойкость и стойкость к действию
УФ-лучей. Стабилизаторы – химические соединения, способствующие
длительному сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и
эксплуатации. Отвердители – это вещества, которые вводят для создания
трехмерной структуры в полимере. Смазывающие вещества – это вещества,
которые предотвращают прилипание материала к оборудованию.
Первоначальные сведения о
полимерах в школьном курсе рассматриваются при изучении полимеризации этилена и
пропилена (с.166, §63, Химия, 9 класс) [9], и получение в результате
полиэтилена и полипропилена, но ничего не сказано об экологических проблемах
производства полиолефинов.
Итак, к полиолефинам
относятся полиэтилен, полипропилен, полимеры на основе α – олефинов и
полиизобутилен.
Однако, производство
полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида приносит немалые экологические проблемы
для окружающей природной среды [5].
Производство полиэтилена
и других полиолефинов относиться к категории пожароопасных и взрывоопасных (категория
А): этилен и пропилен образуют с воздухом взрывчатые смеси. Оба мономера
обладают наркотическим действием. ПДК в воздухе этилена составляет 0,05
∙ 10 -3 кг/м3, пропилена - 0,05 ∙ 10 -3
кг/м3. Особенно опасно производство полиэтилена высокого
давления (ПЭВД), поскольку оно связано с применением высокого давления и
температуры. В связи с возможностью взрывного разложения этилена во время
полимеризации реакторы оборудуют специальными предохранительными устройствами
(мембраны) и устанавливают в боксах. Управление процессом полностью
автоматизировано. При производстве полиэтилена низкого давления и полипропилена
особую опасность представляет применяемый в качестве катализатора диэтилалюминийхлорид.
Он отличается высокой реакционной способностью. При контакте с водой и
кислородом взрывается. Все операции с металлоорганическими соединениями должны
проводиться в атмосфере чистого инертного газа (очищенный азот, аргон).
Небольшие количества триэтилалюминия можно хранить в запаянных ампулах из
прочного стекла. Большие количества следует хранить в герметически закрытых
сосудах, в среде сухого азота, либо в виде разбавленного раствора в каком-либо
углеводородном растворителе (пентан, гексан, бензин – чтобы не содержали
влаги). Триэтилалюминий является токсичным веществом: при вдыхании его
пары действуют на легкие, при попадании на кожу возникают болезненные ожоги. В
этих производствах используется также бензин. Бензин - легковоспламеняющаяся
жидкость, температура вспышки для разных сортов бензина колеблется от - 50 до
28 °С. Концентрационные пределы воспламенения смеси паров бензина с воздухом
составляют 2-12% (объемных). На организм человека оказывает наркотическое
действие. ПДК бензина в воздухе = 10,3 ∙ 10 -3 кг/м3.
Порошкообразные полиолефины образуют взрывоопасные смеси. ПДК полипропилена
составляет: 0,0126 кг/м3. При транспортировании порошкообразных
полиолефинов происходит образование аэрозолей и неизбежно накапливание зарядов
статического электричества, что может привести к искрообразованию. Транспортирование
полиолефинов по трубопроводу производят в атмосфере инертного газа. Для защиты
окружающей среды все вентиляционные выбросы из производственных помещений
должны подвергаться очистке на специальных установках. Сточные воды при отмывке
полиэтилена низкого давления и полипропилена от остатков катализатора и
продуктов его распада, а также образующиеся при регенерации промывной жидкости
должны подвергаться нейтрализации и тщательной очистке на специальных очистных
сооружениях.
Сходным полимером
является поливинилхлорид. Если к ацетилену присоединить хлороводород, то
образуется газообразное вещество винилхлорид, или хлорвинил.
Винилхлорид
полимеризуется также, как и этилен. Из поливинилхлорида получают химически и
механически стойкую пластмассу.
Производство и
использование винилхлорида относят также к категории взрывоопасных и
пожароопасных (категория А). Винилхлорид в газообразном состоянии оказывает
наркотическое действие, продолжительное пребывание в помещение, в атмосфере
которого содержится большое количество винилхлорида вызывает головокружение и
потерю сознания. ПДК в рабочих помещениях составляет 3∙ 10-5
кг/м3. При концентрации 1 ∙ 10-4 кг/м3
вызывает раздражение слизистых оболочек, а запах начинает ощущаться даже при 2 ∙
10-4 кг/м3. Вдыхание паров при открытом испарении
мономера вызывает острое отравление. Другие мономеры используемые при
производстве политетрафторэтилена, политрифторхлорэтилена, поливинилфторидов
также не менее токсичны.
Знакомясь с диенами, вы
получили также первоначальные знания о природном каучуке и синтетических
каучуках (с.166, §63, Химия, 9 класс). Первые сведения вы
получили также о природных полимерах крахмале и целлюлозе (с.175, §70,
Химия, 9 класс) [9]. К сложным природным полимерам иногда причисляют и
белки.
Здесь нам хотелось бы
остановиться на такой важной проблеме как производство и применение
биоразлагаемых пластиков на основе синтетических полимеров, рассмотренных выше
и природных полимеров (крахмал, целлюлоза), изученных ранее.
Итак, биоразлагаемые
полимеры представляют собой смесь широко используемых синтетических полимеров и
природных полимеров, таких как крахмал, целлюлоза, лигнин, хитин и т.д.
Известно, что отработавшие свой срок службы изделия из пластических масс чаще
всего подвергаются утилизации захоронением в почву. При этом такие полимеры как
полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и т.д. могут находиться в почве не разлагаясь
в течение очень длительного времени, до десятков и сотен лет. Разложение
полиэтилена в течении 10 лет происходит только на 1 %. При использовании же в
разумных пределах природных полимеров, легко и экономически доступных для
получения, биоразлагаемых композиций приводит к разложению отработавшего свой
срок полимера под действием микроорганизмов почвы, влаги и света в течении от
двух недель до нескольких месяцев. Биоразлагаемые композиции используют при
производстве тары и упаковки, в медицине и во многих других отраслях
промышленного производства [10-13]. Рассмотрим рис. 1-3, Приложение 1.
IV. Закрепление знаний (5-7 мин.)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|