Синтетический каучук формула: Каучук (химия, 10 класс) – молекулярная формула
alexxlab | 29.06.1993 | 0 | Разное
Каучук (химия, 10 класс) – молекулярная формула
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 556.
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 556.
Каучук – природный или синтетический эластичный материал, из которого путём нагревания с серой (вулканизации) получают резину. Каучуки широко используются в повседневной жизни.
Строение и получение
Каучук – диеновый полимер. Структурная и молекулярная формула каучука зависят от вида материала. Природный каучук получают из густого млечного сока – латекса – гевеи, кастиллоа, маниота, сапиума и других растений. Такой каучук является полимером изопрена (2-метилбутадиен-1,3) и имеет формулу (C5H8)n, где n=1000-3000.
Рис. 1. Гевея.Искусственный каучук был получен в 1932 году методом Лебедева. Сначала получают дивинил (бутадиен-1,3) с формулой (C4H6)n из этилового спирта:
2C2H5OH (MnO, ZnO; 400-500°C) → CH2=CH-CH=CH
С помощью полимеризации дивинила получают бутадиеновый каучук:
CH2=CH-CH=CH2 → (-СН2-СН=СН-СН2-)n.
Рис. 2. Молекулы каучука.Современная промышленность получает синтетические каучуки из разных алкадиенов. В зависимости от используемого сырья выделяют изопреновый, бутадиеновый, этилен-пропиленовый, хлоропреновый и другие виды каучука.
Свойства
Каучук обладает полезными для применения свойствами: эластичностью (упругостью) и водонепроницаемостью. Каучуки хорошо гнутся, растягиваются и задерживают влагу на поверхности.
Каучуки сохраняются в аморфном состоянии долгое время. Однако агрегатное состояние может меняться в зависимости от температуры:
- 0-10°C – хрупкий, непрозрачный;
- 20°C – мягкий, упругий, полупрозрачный;
- 50°C – пластичный, липкий;
- 80°C – непластичный;
- 120°C – смолистый, жидкий;
- 200-250°C – газообразный (выделяется смесь газов).
При долгом хранении на холоде материал необратимо теряет свойства: твердеет, становится неэластичным и ломким.
Каучуки обладают диэлектрическими свойствами и низкую проницаемость воды и газов. Материал не растворяется в воде, слабых кислотах, щелочах. Растворяется после разбухания в бензине, бензоле, сероуглероде и хлороформе.
Молекулы каучука имеют линейное строение, но при этом не вытянуты в прямую линию, а изогнуты, образуя свёрнутые клубки. При растяжении материала молекулы распрямляются, чем объясняется эластичность каучука.
Применение
Основное применение каучуков – производство резины для шин. Также материал используется для изготовления:
- тепло-, электро-, звуко-, гидроизоляционных материалов;
- твёрдого ракетного топлива;
- уплотнителей;
- лаков;
- эластичных лент;
- напольных покрытий;
- шлангов;
- перчаток;
- обуви;
- игрушек;
- мебели;
- ластиков.
Что мы узнали?
Из урока химии 10 класса узнали о строении, свойствах и применении каучуков. Каучук – природный или синтетический материал, обладающий эластичностью. Натуральные каучуки получают из латекса – вязкого сока некоторых тропических деревьев. Промышленным путём производится из алкадиенов, в частности из изопрена. Впервые синтетический каучук был получен в 1932 году. В зависимости от температуры меняются физические свойства. Чем ниже температура, тем хрупче материал. Из каучуков изготавливают резину.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
Ирина Волкова
5/5
Тарек Эль-Гохари
5/5
Михаил Илюшин
5/5
Яна Акбаш
4/5
Оценка доклада
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 556.
А какая ваша оценка?
Синтетические каучуки, строение, свойства, применение.
Проблема синтеза каучуков и решение ее в стране (Личностно-ориентированное обучение на уроках химии)Цели:
1) образовательные
- обобщить и углубить знания о каучуках, их видах;
- научить записывать уравнения получения синтетических каучуков;
- познакомить учащихся с проблемой синтеза каучуков и ее решением у нас в стране;
- углубить знания о стереорегулярности полимеров;
2) развивающие
- продолжить формирование познавательной активности; развитие умений работать с дополнительными источниками информации, умений фиксировать информацию в виде схем, таблиц;
3) воспитательные
- воспитание патриотических чувств учащихся, гордости за достижения отечественной науки и производства;
- формирование черт социально- направленной
личности.
Оборудование: коллекции “Каучуки”, мультимедийное оборудование, клей “Момент”, пробирка с раствором перманганата калия.
Тип урока: комбинированный урок.
План.
1. История открытия и использования природного каучука.
2. Проблема синтеза каучука.
3. Химическое строение натурального и синтетического каучука.
4. Синтез каучуков в Республике Татарстан.
Ход урока
Актуализация опорных знаний (подготовка к восприятию нового материала)
Классификация высокомолекулярных соединений по происхождению (рисунок 1-2).
Реакции полимеризации, структурное звено, степень полимеризации (дать определение и показать на слайде).
Запишите структурные формулы следующих алкадиенов (рисунок 3):
а) бутадиен-1,3
б) 2-метилбутадиен-1,3
в)2-хлорбутадиен-1,3.
Особенности реакции полимеризации у
алкадиенов (по 1,4-положениям).
Демонстрация обесцвечивания раствора перманганата калия (или бромной воды) при добавлении резинового клея (или клея “Момент”) – доказательство непредельного характера свойств каучуков.
1. История открытия и использования природного каучука. (Сообщение ученика, сопровождающееся демонстрацией слайдов).
Презентация
Родина каучука – Центральная и Южная Америка. По берегам реки Амазонки, во влажных жарких тропиках растет необычное дерево, которое называется
Гудьиром (1839 г.) и
Т. Гэнкоком (1843 г.) процесса вулканизации
потребность в каучуке резко возросла (рисунок 4-5). Чтобы
современный автомобиль вышел из ворот завода,
нужно 250 кг каучука; на каждый самолет в среднем
уходит 600кг, а на оборудование крупного военного
корабля – почти 70 т каучука. Английский химик М. Фарадей в 1826 г. определил состав каучука: (С5Н8)п. Позднее было установлено, что макромолекулы каучука образованы молекулами изопрена.
Для систематизации знаний о составе, строении и применению каучуков составим таблицу (ученикам розданы заготовки таблицы), в которую будем вносить следующие сведения:
| Название каучука | Структурное звено (строение) | Применение |
| Природный каучук | цис- строение |
изготовление шин, обуви и т. |
По мере знакомства с СК будем заполнять эту таблицу.
Приложение
2. Проблема синтеза каучука. (Сообщение ученика).
Бурное развитие автомобильной промышленности, особенно после изобретения в1888 г. резиновых пневматических шин, поставило перед химиками задачу производства не натурального, а синтетического каучука.
К началу ХХ в. было разработано уже достаточно много способов получения диеновых углеводородов и превращения их в полимеры, которые стали называть синтетическими каучуками.
Первый завод по производству синтетического каучука был построен в г. Ливеркузен (Германия) в 1916 г. Полимеризации под действием металлического натрия подвергался 2,3 – диметилбутадиен-1,3.
Запишите реакцию полимеризации 2,3–диметилбутадиена-1,3:
Полученный продукт получил название “
метилкаучук”.
Первый синтетический каучук по своим потребительским качествам значительно уступал каучуку натуральному. Изделия из него по-прежнему боялись высоких и низких температур, а автомобильные покрышки истирались в десятки раз быстрее, кроме этого, он был гораздо дороже. Поэтому через два года работы завод в г. Ливеркузене был закрыт.
Первым синтетическим каучуком, прошедшим
испытание “практикой”, стал бутадиеновый
каучук (СКБ), полученный в Советском Союзе по
методу С.В.Лебедева (рисунок 6).
В связи с этим известный американский
изобретатель Т. Эдисон писал: “Известие о том,
что Советы достигли успехов в производстве
синтетического каучука … невероятно. Этого
никак нельзя сделать. Скажу больше, все сообщение
– ложь. Из собственного моего опыта и опыта
других ясно, что вряд ли возможно получение
синтетического каучука вообще особенно в
России”. А тем временем на Казанском заводе СК –
4 и других родственных предприятиях (в Ярославле,
Воронеже, Ефремове) успели выпустить сотни тысяч
тонн этой продукции.
Более половины мирового производства СК расходуется на производство шин, меньше половины – на все остальные виды резиновых изделий для техники (их около 50 тысяч).
3. Химическое строение натурального и синтетического каучука.
Тем не менее синтетическому каучуку никак не удавалось достичь качества натурального полимера. Причину этого удалось разгадать только в 40-х гг. ХХ в.
Дело оказалось в том, что в синтетическом каучуке элементарные звенья с цис-, транс- конфигурацией расположены хаотически. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4-, но и как 1,2-присоединение, в результате чего образуется полимер с разветвленной структурой (рисунок 7-8):
цис-полибутадиен транс-полибутадиен
Оказалось, что природный полимер имеет цис-расположение
заместителей при двойной связи в более чем 97%
элементарных звеньев (рисунок 9).
Такое
расположение групп СН2 , через которые
осуществляется связь звеньев в макромолекуле,
способствует естественному скручиванию ее в
клубок, что и обусловливает высокую эластичность
каучука. Это стереорегулярный полимер
(демонстрация слайда – рисунок
10-11):
цис-полиизопрен
Встречается в природе и другой пространственный изомер – транс-полиизопрен: это гуттаперча (стереонерегулярный или атактический). Однако этот полимер не обладает главным свойством каучука – эластичностью.
Впервые получить бутадиеновый каучук
стереорегулярного строения удалось в 1957 г.
группе советских ученых под руководством
академика Бориса Александровича Долгоплоска и
члена-корреспондента Академии наук Алексея
Андреевича Короткова. По износоустойчивости и
эластичности этот полимер превосходил
натуральный и получил название дивинилового
каучука.
Общим недостатком углеводородных каучуков является их низкая термическая устойчивость, набухание и разрушение в нефтепродуктах (бензин, масла). Этих недостатков лишен хлоропреновый каучук, получаемый полимеризацией 2-хлорбутадиена-1,3 (хлоропрена). Запишите уравнение полимеризации этого вещества. Хлоропреновый каучук используется для изготовления бензо- и маслостойкой резины, трубопроводов для перекачки нефтепродуктов.
Некоторые синтетические каучуки представляют собой сополимеры. Например, бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимеризацией бутадиена-1,3 с винилбензолом, называемым стиролом:
Благодаря уникальной газонепроницаемости
бутадиен-стирольный каучук используют для
изготовления автомобильных камер, а также
транспортных лент. Шины на его основе, по
сравнению с массовыми, имеют лучшие
характеристики по величине пробега, безопаснее
на мокром асфальте.
Известный клей “Бустилат”
является эмульсией бутадиенстирольного
каучука.Сейчас мировое производство каучуков
(изопреновых, бутадиеновых, бутадиен-стирольных,
хлоропреновых, полиуретановых, силиконовых,
акрилатных, этиленпропиленовыех и т.д.)
приближается к 10 млн т в год. О применении
некоторых из них можно узнать по таблице (рисунок 12).
4. Синтез каучуков в Республике Татарстан. (Сообщение ученика, демонстрация слайда).
В Татарстане синтетические каучуки производятся на ОАО “Казанский завод синтетического каучука, продукцией которого является каучук СКБ, силиконовые и уретановые каучуки, латексы, полиэфиры, самослипающиеся ленты, смеси резиновые, автогерметик, шумоизоляционный материал, антифриз, кровельный материал ТЭЛКРОВ, строительные мастики, кровельные мастики, и ПО “Нижнекамскнефтехим”.
Объединение “Нижнекамскнефтехим” – флагман
нефтехимии страны (рисунок 13),
по многим параметрам не имеющий аналогов в
отечественной и мировой практике.
От его
бесперебойной работы во многом зависит
производственный ритм крупнейших в стране
предприятий шинной и резинотехнической
промышленности, мощностей по производству
важнейших видов пластмасс и других полимерных
материалов. Потребителями ПО “Нижнекамскшина”
являются не только КамАЗ, но и Волжский,
Ульяновский, Ижевский, Кременчугский, Минский,
Запорожский, Луцкий автозаводы. Кроме того,
нижнекамские шинники “обувают” трактора и
другую сельскохозяйственную технику во всех
регионах страны. Шины с товарным знаком “НК”
можно увидеть на дорогах почти 30 стран мира.
Итог урока.
Учитель задает вопрос классу:
– Какие чувства у вас, как гражданина своей страны, возникли в связи с полученными знаниями о синтетических каучуках? (Ученики высказывают свои мнения, говорят о гордости за достижения отечественной науки и промышленности.)
Татарстан – крупнейший центр российской
промышленности, таких ее отраслей, как
машиностроение, нефтепереработка, нефтехимия.
В
республике добывается 7 % российской нефти,
производится 16% грузовиков, 35 %полиэтилена, 28 %
автомобильных шин, практически все виды
каучуков. Свои достижения представила делегация
недавно на Первом инвестиционном саммите РТ в
Великобритании. В своем выступлении Президент РТ
М. Шаймиев, приглашая к долгосрочному и
взаимовыгодному сотрудничеству, сказал:
“…Республика Татарстан созрела и располагает
всем необходимым для конкурентоспособного
развития на основе наукоемких и
высокотехнологичных производств”. Именно вам,
подрастающему поколению, предстоит развивать
отечественную науку, участвовать в подъеме
экономики страны. Я надеюсь, что вы сделаете
правильный выбор профессии и внесете достойный
вклад в развитие страны.
Домашнее задание: §50 изучить,
- 1 уровень № 38-40 (в таблицу), стр. 244-245.
- 2 уровень: закончить таблицу, решить задачу (вариант 1 или вариант 2):
- Вариант 1. Какой объем этилового спирта,
массовая доля воды в котором составляет 4%
(плотность 0,80 г/мл) потребуется для получения 97,2 г
бутадиена-1,3 по методу Лебедева, если массовая
доля выхода продукта реакции составляет 90%?
- Вариант 2. Дегидратацией этанола (по Лебедеву) можно получить бутадиен-1,3 с выходом 80 %. Для реакции был взят этанол объемом 250 мл, плотностью 0,8 г/мл и массовой долей спирта 92 %. Масса бутадиена равна __________г. (Задание ЕГЭ)
Какой объем этилового спирта,
массовая доля воды в котором составляет 4%
(плотность 0,80 г/мл) потребуется для получения 97,2 г
бутадиена-1,3 по методу Лебедева, если массовая
доля выхода продукта реакции составляет 90%?Использованная литература
1.Абалонин Б. Е. Избранные главы химической технологии: учебное пособие для студентов биолого-химических факультетов педвузов. – Ч.2. – Казань: Экоцентр, 2000.
2.Габриэлян О. С. Химия. 10 класс: Настольная книга учителя / О. с. Габриэлян, И. Г. Остроумов. – М.: Дрофа, 2004.
3. Косова О. Ю. Единый государственный экзамен.
Химия: справ. материалы, контрол.
-трениров.
упражнения, расчет. задачи. –Челябинск: Взгляд,
2006.
4. Цветков Л. А. Органическая химия: Учеб. Для учащихся 10 – 11 кл. общеобразоват. учеб. заведений. – М.: ВЛАДОС, 2001.
5. Энциклопедический словарь юного химика / Для среднего и старшего школьного возраста / Составители В. А. Крицман, В. В. Станцо. – М.: Педагогика, 1990.
Свойства синтетического каучука
Синтетический каучук с уникальной молекулярной структурой идеально подходит для разработки клейкой ленты. Краткий портрет свойств синтетического каучука и ответ на вопрос: Что такое синтетический каучук?
- Бирки
- Клеи
- Синтетический каучук
Секрет успеха синтетического каучука заключается в структуре его цепочки молекул: два жестких конца снаружи (стирол) и гибкая, более мягкая, эластичная средняя часть (бутадиен). Итак, структура: Стирол-бутадиен-стирол = SBS . Это немного похоже на скакалку с удлиненными ручками.
Самое приятное то, что вы можете настроить эту скакалку так, чтобы легко преодолевать с ней любые трудности.
Химическая структура синтетических каучуковых клеев определяется двумя твердыми концами и гибкой средней частью. Химики сказали бы: стирол – бутадиен – стирол или сокращенно «SBS»
.Отношение твердых концов к средней части определяет, насколько прочным или твердым является синтетический каучук, и, таким образом, в конечном счете, насколько подвижным или мягким является клей клейкой ленты. Конечный сегмент стирола определяет когезионную способность (внутреннюю прочность) клея; эластичный средний сегмент определяет клейкость. Синтетический каучук сам по себе не обладает адгезионными свойствами. Чтобы создать чувствительный к давлению клей, необходимо добавить смолы, повышающие клейкость. В отличие от полимеров натурального каучука полимер синтетического каучука имеет короткую длину и низкую молекулярную массу.
Гибкая средняя часть молекулярной цепи, также называемая эластомером, более устойчива к старению, чем ее природный аналог.
Синтетический каучук существует с 1960-х годов. Обычно мы находим его под такими синонимами, как SBC (блок-сополимер стирола), SBS (стирол-бутилен-стирол), SIS (стирол-изопрен-стирол), SEBS (стирол-этилен-бутилен-стирол) или термоклей (последний также доступен с натуральным каучуком и акрилатная основа).
К особым свойствам синтетических каучуковых клеев относится их высокая липкость. Это означает, что клейкая лента с синтетическим каучуком хорошо приклеивается ко многим поверхностям, даже к поверхностям с низкой поверхностной энергией. Кроме того, он имеет выдающееся сопротивление сдвигу : не сползает с поверхности в случае боковой нагрузки.
Преимущества и недостатки
Клеи на основе синтетического каучука обладают относительно низкой адгезией и когезией при температурах выше прибл. 40° C. Их устойчивость к старению ниже, чем у других клеевых компонентов, но выше, чем у натурального каучука. Они меньше подходят для воздействия УФ-излучения, но это можно компенсировать добавлением стабилизаторов.
Лента для сращивания требует высокой липкости. Поэтому он часто основан на клеях из синтетического каучука. В качестве альтернативы используются клейкие акриловые клеи.
Химическая структура показывает резиновую матрицу (серого цвета), которая обеспечивает адгезию и эластичность. И домены из полистирола (синие), которые обеспечивают сцепление и сопротивление разрыву.
Однако преимущества явно перевешивают недостатки. Начнем с того, что высокая липкость, то есть липкость, ничем не уступает натуральному продукту. Кроме того, отличная адгезия к отслаиванию является одним из наиболее важных свойств синтетического каучука: клейкая лента хорошо прилипает к сложным и нормальным, неполярным и полярным поверхностям.
Молекулярную «скакалку» можно постоянно адаптировать к потребностям, чтобы она подходила для множества применений: от жесткой и твердой до мягкой и гибкой. Хорошо известные полоски tesa Powerstrips®, например, также содержат синтетический каучук.
А также возможно покрытие прозрачными пленками в отличие от натурального каучука. Кроме того, производство синтетического каучука позволяет использовать быстрые процессы, которые снижают производственные затраты (например, в случае герметичных коробок).
Связанная информация
Клеевые растворы для промышленного применения
Читать далееНаш ассортимент потребительских товаров
Читать далее| Библиотека Конгресса >> Исследователи | |||
| Главная >> Технические Отчеты и стандарты | |||
| |||
Это уникальное предприятие, продолжавшееся до 1953 года, задокументировано в 8000
технические отчеты с описанием встреч, исследований, технических процессов,
и тесты шин. Один полный комплект этой документации заархивирован в
ТРС.
Немцы готовятся
для войны под руководством и контролем правительства, преследовали развитие
из
синтетический
резина, шины, горюче-смазочные материалы безжалостно. В США Goodyear
начала исследования синтетического каучука после того, как приобрела патенты Zeppelin.
в 1924, а в 1933 году исследования синтетического каучука стали
полноценный проект в компании. Четыре года спустя Goodyear построила и
испытал первую шину из синтетического каучука американского производства. Однако, несмотря на
предупреждения, что
пока не
была создана крупная промышленность по производству синтетического каучука, американские военные
останутся автомобили, грузовики, танки и самолеты без шин,
Соединенные Штаты продолжали полагаться на поставки натурального каучука.
из Юго-Восточной Азии.
Только 28 июня 1940 года Конгресс внес поправки в Реконструкцию.
Закон о финансовой корпорации (RFC), разрешающий создание корпораций
с целью приобретения стратегических и критических материалов.
Резина была быстро помещена в «критический» список
и создана Резиновая резервная компания (RRC). Между 7 и 19 декабря41
(Перл-Харбор) и 3 февраля 1942 года (падение Сингапура) все в наличии
сырой каучук
на Дальнем Востоке в количестве 114 000 тонн было отправлено в США.
Но по мере того, как атаки на корабли союзников усиливались, а поставки становились все более ограниченными.
к тому, что можно выращивать преимущественно в Южной Америке, две новые программы
были разработаны RRC: The Scrap
Резина и проекты Idle Tire. Граждан попросили собрать все
резина
Oни
мог
найти
и отправить правительству любые неиспользованные шины в их
владение. Восторженно встреченный американским народом,
количество собранного каучука дало вооруженным силам Соединенных Штатов некоторое
отсрочка.
Каковы оптимальные размеры и расположение производственных предприятий?