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.
Каучуки натуральные или синтетические полимерные материалы, полученные из мономеров-диенов, характеризующиеся высокой молекулярной массой, эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами. Каучуки натуральные или синтетические полимерные материалы, полученные из мономеров-диенов, характеризующиеся высокой молекулярной массой, эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами.
Натуральный каучук Натуральный каучук (полиизопрен)- полимер растительного происхождения. Натуральный каучук относится к группе эластомеров высокомолекулярных соединений, обладающих способностью к большим обратимым деформациям при комнатной и более низких температурах. Натуральный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений; отдельные включения каучука имеются также в клетках коры и листьев этих растений.
Экскурс в историю В 1910 году С. В. Лебедеву () впервые удалось получить синтетический каучук.Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали бутадиен-1,3. В 1910 году С. В. Лебедеву () впервые удалось получить синтетический каучук.Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали бутадиен-1,3. Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук. В 1932 году именно на базе бутадиена -1,3 возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С. В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным. Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук. В 1932 году именно на базе бутадиена -1,3 возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С. В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным.
Получение по способу С.В.Лебедева Поскольку натуральный каучук полимер диенового углеводорода, то С.В. 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 Поскольку натуральный каучук полимер диенового углеводорода, то С.В. 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
В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука широко применяются сополимерные каучуки продукты совместной полимеризации бутадиена с другими непредельными соединениями, например, со стиролом или с акрилонитрилом
Применение Кремнийорганические каучуки применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки герметики. Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины. Кремнийорганические каучуки применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки герметики. Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины.
Применение Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви. Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви.
Натуральный каучук
НАТУРАЛЬНЫЙ КАУЧУК
- это полимер растительного происхождения.
«Каучук» происходит от названия «каучу»
(«кау» - дерево, «учу» - течь, плакать –
слезы дерева )
содержится:
в млечном соке (латексе) каучуконосных растений
Крупнейший производитель натурального каучука Малайзия и Бразилия
Бразильская гевея
Гивея достигает размеров
45 метров в высоту
при 2,5-2,8 м в обхвате.
Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло 5 в. назад. На острове Гаити в 1493 году Христофор Колумб увидел туземцев, игравших большим плотным мячом.
Это и был каучук.
1823г. шотландец Ч.Макинтош придумал прокладывать слой резины между двумя кусками ткани, начался «резиновый бум». Непромокаемые плащи, которые стали называть «макинтошами», получили широкое распространение.
В Америке стало модно в дождь поверх башмаков носить резиновую обувь – галоши.
Недостаток – эластичность каучука проявляется лишь в небольшом интервале температур.
В холодную погоду резиновые изделия твердели и могли растрескаться ,
а летом размягчались , превращаясь в липкую , издающую зловоние массу.
- Твердый, прочный
- Эластичный, износостойкий
- Не проводит электрический ток
- Водо и газонепроницаемый
- Не растворяется в воде
- Набухает и растворяется в СS 2 , бензине, хлороформе
- Т - твердый, хрупкий
- Т - мягкий, липкий
Получение натурального каучука
n СН 2 = С - СН = СН 2 →
СН 3
2- метилбутадиен – 1, 3 (изопрен)
– СН 2 СН 2 -
(С = С) n
СН 3 Н
цис-изопреновый каучук
(стереорегулярное строение)
В США жаркое лето, кризис резиновой промышленности – вся ее продукция превратилась в мерзко пахнущий кисель . Фирмы по производству резины разорились.
Чарльз Нельсон Гудьир , верил, что из каучука можно создать хороший материал. Он посвятил этой идее несколько лет, потратил все свои сбережения. Современники смеялись над ним: «Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, резиновом цилиндре и с резиновым кошельком, а в кошельке ни единого цента, то можете не сомневаться – это Гудьир». Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с солью, перцем, песком, маслом и даже с супом. В 1839 он обнаружил, что добавляя в каучук немного серы и нагревая, можно улучшить его прочность, твердость, эластичность и тепло- и морозоустойчивость.
Вулканизация – превращение каучука в резину. Нагревание каучука с серой – образуются дисульфидные мостики, которые сшивают линейные макромолекулы. Мягкая резина – 5-10% S Твердая резина – 30-50% S ( эбонит )
Вулканизированный каучук – резина
- Прочность
- Эластичность более , чем у каучука
- Стойкость к деформациям
- Стоек к перепадам температур
- Химически стоек (в бензине не растворяется, только набухает)
Применение каучуков и других полимеров в медицине для изготовления искусственных органов имплантантов
Cлайд 1
Cлайд 2
Родина гевеи – Бразилия. Лучше всего гевея растёт близ экватора в так называемом каучуковом поясе – полосе шириной 2600 километров.
Cлайд 3
В зависимости от того в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на: паренхимные (в корнях и стеблях), хлоренхимные (в листьях и молодых побегах), латексные (в млечном соке).
Cлайд 4
Сок из цистерны переливают в специальные бассейны. Латекс – сложная смесь органических и минеральных веществ. Чтобы выделить каучук, его надо смешать с муравьиной кислотой. Латекс сворачивается как молоко. Процесс коагуляции длится 12 часов.
Cлайд 5
Камбоджа - это небольшое очаровательное королевство в Индокитае, бывшее ранее крупной могущественной империей Юго-Восточной Азии в период IX-XIV веков – империей Кхмеров
Cлайд 6
Cлайд 7
Натуральный каучук Гуттаперча Синтетический каучук Цис- полиизопрен (2-метилбутадиен-1,3) (-сн3-сн=с(сн3)-сн2-)n Транс-полиизопрен (пространственный изомер) 1) Бутадиеновый (дивиниловый) (-сн2-сн=сн-сн2-)n 2) Бутадиен-стирольный (-сн2-сн=сн-сн2-сн2-сн(с6н5)-)n 3) Бутадиен-нитрильный (-сн2-сн=сн-сн2-сн2-сн(сN)-)n 4)Изопреновый (-сн2-с(сн3)=сн-сн2-)n 5)Хлоропреновый (-сн2-сн(cl)=сн-сн2-)
Cлайд 8
История открытия каучука. Человек встречался с каучуком давно. В тропических странах и сейчас остались деревья, дающие каучук. В Мексике, например, сохранились раскопки, в которых были найдены резиновые мячи. Эти мячи служили для ритуальных целей За игрой в мяч застали спутники Колумба жителей острова Гаити. Любопытно отметить, что эта игра сохранилась у них до сих пор. Европейцы, конечно, тоже были поражены необычными свойствами мячей. Полученные сведения записаны в трудах испанских историков начала 17 в., и из них мы узнали, что вещество, из которого делают мячи, получается из сока особого дерева. Образцы каучука были привезены в Европу и хранились в музеях как редкость.Спустя 100 лет, в первой четверти 18 века, Французская Академия Наук снарядила в Южную Америку экспедицию для измерения длины меридиана. В состав экспедиции вошел энергичный ученый Ла-Кондамин. Заинтересовавшись каучуком, он разузнал о его добычи и применении в Бразилии. Его записи очень поучительны в этом отношении. Они вышли в 1735 г., и из них мы узнаем следующее: дерево, из которого добывался каучук, носит название гевея (Heve). При подсечке его вытекает белый млечный сок, высыхающий на воздухе и темнеющий при этом. Им пропитывали ткани для придания им водонепроницаемости, изготовляли факелы из засохшей смолы, а также получали особые бутылочки в виде спринцовок – полых эластичных сосудов, из которых можно выбрасывать воду на большую высоту.
Cлайд 9
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Попытаемся получить в лабораторных условиях натуральный каучук, используя для этого млечный сок фикуса Проводим сбор латекса. Для этого отрезаем несколько молодых листьев, собираем выделившийся сок и, взвешиваем его, так как приведённые далее количества веществ указываются из расчёта на каждые 30 грамм латекса. 2) Добавляем к собранному латексу 50 миллилитров 40% раствора хлорида аммония NН4СI или 50 миллилитров 25% раствора хлорида кальция СаСI2. Для разрушения оболочки окружающей частички каучука. 3) Через 30 минут приливаем к полученному раствору 50 миллилитров 96% С2Н5ОН. После этого частицы каучука будут слипаться в капли. 4) Через 5-6 минут фильтруем раствор через марлю. 5) Собираем отфильтрованный каучук стеклянной палочкой предварительно нагретой до температуры 55-60 градусов Цельсия. Из такого каучука резина не получится, но испытать свойства каучука можно Общий выход каучука (из 30 грамм латекса) колеблется от 6,5 до 9 грамм. Аналогичным образом можно получить каучук из млечного сока одуванчика.
Каучуки натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водойнепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, млечного сока каучуконосных растений.
На острове Гаити (а тогда Эспаньола) во время своего второго путешествия в 1493 году испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших большим плотным мячом. Испанцы были удивлены весёлой игрой индейцев. Они в такт песне подбрасывали чёрные шары. Хотя это казалось невероятным, но, ударяясь о землю, мячи довольно высоко подскакивали в воздух. Взяв эти шары в руки, испанцы нашли, что они довольно тяжелы, липки и п Колумб привёз несколько кусков этого удивительного вещества на родину, но в те времена он никого не заинтересовал. ахнут дымом. Индейцы делали из него непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а, растянувшись, больше уже не сжимались. Много лет испанцы пытались повторить водойнепроницаемые вещи (обувь, одежду, головные уборы) индейцев, но все попытки были неудачными. Следующие два века каучук для Европы был просто любопытной заморской диковинкой.
В 1731 году правительство Франции отправило математика и географа Шарля Кондамина (Charles Marie de La Condamine) в географическую экспедицию по Южной Америке. В 1736 он отправил обратно во Францию несколько образцов каучука вместе с описанием продукции, производимой из него людьми, населяющими Амазонскую низменность. После этого резко возрос научный интерес к изучению этого вещества и его свойств. В 1770 году британский химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) впервые нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиластиком («смолой эластичной»). В 1838 году Чарльз Нельсон Гудьир открыл способ вулканизации каучука смешав его с серой. Резина и изделия из нее стали одной из составляющих частей технической революции, которую переживало человечество в XIX веке. Спрос на каучук стремительно рос. Бразилия под страхом смертной казни запретила вывоз семян гевеи из страны. Наступил «резиновый бум».
Натуральный каучук аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и затем растворяясь в жирных и ароматических углеводойродах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике. Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводойв резиновой промышленности. Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук хороший диэлектрик, он имеет низкую водой- и газопроницаемость. Легко окисляется химическими окислителями, медленно кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали. Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени.
