Курсовая работа: Формирование основных понятий о высокомолекулярных веществах в курсе средней школы с экологической составляющей

Человеческое общество по мере своего развития входит во все большую зависимость от сырьевых ресурсов окружающей среды. Масштабы потребления некоторых веществ минерального происхождения уже приближаются, а в будущем могут превысить естественные возможности природы.

Совершенно новые перспективы в планете создания материалов с заданными свойствами открывает химия полимеров. В настоящее время трудно найти отрасль народного хозяйства, где бы ни применялись полимеры; из которых получены материалы с малой плотностью, высокой прочностью, устойчивостью к агрессивным средам, простотой переработки в изделия и т. д.

Основную массу используемых полимеров (около 2/3) составляют полученные более полувека назад полиэтилен, полипропилен, полистирол. Области использования этих полимеров весьма разнообразны - машиностроение, электротехника, транспорт, медицина, строительство и т. д.

С применением полимеров в значительной степени связан прогресс в строительной практике и архитектуре. Внедрение новых полимерных строительных материалов способствует разработке эффективных конструкций, развитию индустриальных методов их производства, созданию красивых, прочных и экономичных зданий.

Актуальность состоит в том, что важной экологической проблемой, связанной с внедрением полимерных материалов, является скопление твердых отходов, среди которых значительную часть составляют полимерные пластмассы, обладающие чрезвычайно высокой устойчивостью.

Материал этой курсовой соответствует трем уровням знаний. Прежде всего, вы получите общую информацию о синтетических высокомолекулярных веществах и процессах полимеризации и поликонденсации. Далее, вы подробно узнаете о некоторых направлениях развития химии полимеров, об их применении в современном мире и о том, какое значение они могут иметь в будущем. И, наконец, общей для всей работы будет очень важная тема: «Изучение синтетических высокомолекулярных веществ в учебно-воспитательном процессе средней школы».

Целью моей работы является освещение основных наиболее остро стоящих во всем мире экологических проблем, связанных с высокомолекулярными соединениями, и возможные пути их решения.

Задачи:

1. Обзор состояния данного вопроса в современной российской школе.

2. Анализ школьных программ и учебников, а также другой литературы, показывающих как высокомолекулярные соединения изучаются в средней школе.

3. Составить план урока, на котором была бы успешно проведена экологизация знаний.

Глава 1. МЕСТО СИНТЕТИЧЕСКИХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

1.1 Историческая справка

Термин “полимеризация” был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 г. для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствует современным представлениям о полимерах. “Истинные” полимеры к тому времени еще не были известны.

Химия полимеров возникла в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука.

С начала 20-х годов 20 века развиваются также теоретические представления о строении полимеров.

Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория “малых блоков”).

Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г. Штаудингер.

1.2 Синтетические высокомолекулярные вещества и полимерные материалы на их основе в школьных программах по химии

В программе школьного курса химии на изучении «Cинтетические высокомолекулярные вещества и полимерные материалы на их основе» отводиться 5 часов; эта тема разбита на следующие подразделы: Общие понятия химии высокомолекулярных соединений: мономер, полимер, структурное звено, степень полимеризации, средняя молекулярная масса. Основные методы синтеза высокомолекулярных соединений - полимеризация и поликонденсация.

Линейная, разветвленная и пространственная структура полимеров. Аморфное и кристаллическое строение.

Зависимость свойств полимеров от строения. Термопластичные и термореактивные полимеры. Полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат.

Фенолформальдегидные смолы, их строение, свойства, применение. Композиты, особенности их свойств, перспективы использования. Проблема синтеза каучука и ее решение.

Многообразие видов синтетических каучуков, их специфические свойства, применение. Стереорегулярные каучуки. Синтетические волокна.

Полиэфирное (лавсан) и полиамидное (капрон) волокна, их строение, свойства, практическое использование. Экологические аспекты данной темы в школьной литературе изложены очень поверхностно или не изложены вовсе.

В школьных учебниках «Химия. 10 класс»/Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман, «Химия. 11 класс»/Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман и Пособие по химии для поступающих в вузы/ Г. П. Хомченко, на эту тему выделено три основных параграфа: § 1.Понятие о высокомолекулярных соединениях, § 2. Синтетические каучуки, § 3. Синтетические волокна, и мы будем рассматривать каждый параграф более подробно.

1.2.1 Понятие о высокомолекулярных соединениях

Полимеры, получаемые в реакциях полимеризации.

Строение молекул. Полимеризация – это последовательное соединение одинаковых молекул в более крупные [1, 3].

При повышенной температуре и давлении или в присутствии катализаторов молекулы этилена соединяются друг с другом вследствие разрыва двойной связи. В упрощенном виде такую реакцию можно выразить так [2]:

Полимеризация характерна для многих органических веществ, в молекулах которых имеются двойные или тройные связи, например:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--