Родина каучука: 1. Родина натурального каучука — а) Англия б) Франция в) Бразилия 2. Молекулярная формула

Содержание

«Натуральный и синтетический каучук. Резина»

Цели 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.

Тип урока: урок-лекция с
использованием ИКТ.

Оборудование: компьютер, проектор,
экран.

Демонстрационные образцы:
натуральный или синтетический каучук, эбонит,
клей резиновый или «Момент».

План урока

1. История открытия каучука.

2. Натуральные каучуки:

состав

строение

свойства

3. Синтетические каучуки:

получение

классификация

применение

4. Вулканизация.

5. Проверка знаний.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Повторение и проверка знаний

Контрольные вопросы:

Сформулировать определение алкадиенов.

Привести классификацию алкадиенов в
зависимости от взаимного расположения двойных
связей в молекулах.

Какова общая формула алкадиенов? Какие классы
органических соединений имеют такую же общую
формулу? О чём это говорит?

Описать физические свойства бутадиена-1,3 и
изопрена. Каково их значение в промышленности?

Охарактеризовать способ получения бутадиена-1,3
по Лебедеву.

Каковы особенности реакций присоединения? Что
влияет на ход реакции?

В чём особенность реакций полимеризации? Какие
соединения при этом образуются?

III. Изучение нового материала

1. История открытия каучука

Учитель. Ребята, сегодня мы с вами
познакомимся с необыкновенным чудом природы, имя
которого – каучук. Запишите тему урока (Приложение 1, слайд 1;

все далее используемые слайды находятся в этом
приложении).

Цель нашего урока (Приложение 1,
слайд 2). Работать будем по плану (Приложение
1, слайд 3).

Заслушаем небольшие доклады о родине каучука и
истории его открытия.

1-й ученик (краткое сообщение). Родина
каучука – Центральная и Южная Америка. Во
влажных жарких тропиках, по берегам реки
Амазонки, растёт необычное дерево, которое
называется бразильская гевея (Приложение
1, слайд 4). Если на коре дерева сделать
надрез, то из ранки вытекает сок молочно-белого
цвета, называемый латексом (Приложение
1, слайд 5). На воздухе сок постепенно
темнеет и затвердевает, превращаясь в
резиноподобную смолу. Латекс содержит около 30 %
натурального полимера, крохотные частички
которого находятся во взвешенном состоянии в
воде, образуя эмульсию. Сок дерева гевеи туземцы
назвали каучук (это слово берёт начало от двух
индейских слов: Cao – дерево и Chu – течь, плакать),
что можно перевести как «слёзы дерева». Уже в XV в.
индейцы придумали, как можно использовать каучук
в хозяйстве. Они пропитывали млечным соком лодки,
корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду. Из
каучука стали изготавливать факелы, которые
долго и равномерно сгорали, распространяя
приятный запах. Если каучуком обмазать глиняную
бутылку, а затем, после затвердевания полимера,
разбить и вынуть через горловое отверстие
глиняные черепки, то получится лёгкая и
небьющаяся ёмкость для различных жидкостей.
Аналогичным образом туземцы научились
изготавливать даже каучуковую обувь.

История каучука началась со времён Великих
Географических открытий. Когда Колумб вернулся в
Испанию, он привёз с собой из Нового Света
множество диковин. Одной из них был эластичный
мяч из «древесной смолы», который отличался
удивительной прыгучестью.

Учитель. Итак, ребята, благодаря
Колумбу, образцы каучука попали в Европу в первой
половине XVIII в. Открывались всё новые свойства
необычного вещества.

2-й ученик (краткое сообщение; Приложение 1, слайд
6). В 1823 г. Английский химик, член Лондонского
королевского общества Чарлз Макинтош
запатентовал своё изобретение. Он 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». Примерно в то же
время было налажено производство из каучука
галош, а в Петербурге в 1832 г. Построена первая
фабрика по производству обуви с каучуковым
покрытием.

Учитель. Новый материал, однако, имел
большой недостаток: он сохранял свои полезные
свойства только в узком интервале температур. На
морозе каучук становился хрупким, а на солнце
мягким и липким. Химики стали искать способ, как
улучшить свойства натурального каучука.

3-й ученик Первый шаг сделал
немецкий химик. Людерсдорф. Он обнаружил, что
каучук, обработанный раствором серы в скипидаре,
становится более устойчивым. Это открытие было
сделано в 1832 г. Почти в то же время американец
Хейворд установил, что свойства каучука
улучшаются, если в него добавить серу; такой
материал, например, не делается липким на солнце.
Этим заинтересовался Чарльз Гудьир, торговавший
различными товарами, в том числе и пластинками
каучука. Чтобы пластинки не слипались, он
пересыпал их серой. Гудьир пытался выяснить, как
влияют добавки серы на свойства каучука.
Оказалось, что тот действительно терял липкость,
но только в верхнем слое, внутри же масса
оставалась прежней. Счастливый случай помог
предприимчивому человеку. Однажды Гудьир уронил
пластинку каучука на горячую кухонную плиту (Приложение 1, слайд 7).
Обжигая руки, он схватил пластинку и стал мять её,
чтобы убедиться, не испортилась ли она. Каково же
было его удивление, когда он обнаружил, что
пластинка не только не липла, но стала упругой и
эластичной. Так в 1839 г. была открыта вулканизация
каучука – процесс, который широко и в настоящее
время применяется в промышленности. Независимо
от Гудьира англичанин Т. Гэнкок в1843 г. открыл
аналогичный способ, который именно он и назвал
вулканизацией (по имени Вулкана –
древнеримского бога подземного огня), а новый
продукт – резиной (от лат. resina – смола).

Учитель. С открытием процесса
вулканизации потребность в каучуке резко
возросла. Бурное развитие автомобильной
промышленности, особенно после изобретения в 1888
г. резиновых пневматических шин, поставило перед
химиками задачу производства не натурального, а
синтетического каучука.

А сейчас более подробно рассмотрим с вами
строение и свойства натурального и
синтетического каучуков.

2. Натуральные каучуки

Учитель. Итак, мы с вами познакомились
со свойствами природного каучука и его
происхождением. Состав природного каучука стал
известен уже во второй половине

XIX в. Запишем определение в тетрадь (Приложение
1, слайд 8):

Натуральный каучук – непредельный
стереорегулярный полимер состава (С5Н8)n со
средней молекулярной массой 15000-500000.

Элементарное звено представляет собой
изопреновую группировку:

Как понять стереорегулярный полимер? Это такой
полимер, в котором все элементарные звенья
находятся в цис- или в трансконфигурациях.

Отметьте у себя в тетради, что природный
каучук – это цис-полиизопрен (Приложение
1, слайд 9).

Транс-полиизопрен также встречается в природе, и
называют его гуттаперчей (Приложение
1, слайд 10). Каучук в сравнении с
гуттаперчей обладает гораздо более высокой
эластичностью, поэтому находит более широкое
применение.

А теперь докажем с вами, что каучук, так же как и
изопрен является непредельным соединением.
Эксперимент можно проделать с обыкновенным
резиновым клеем или клеем «Момент». В их состав
входит натуральный каучук.

Демонстрационный эксперимент. На дно
пробирки помещают каплю клея, добавляют 1-2 мл
органического растворителя (или воды) и 1 мл
бромной воды или каплю настойки иода. Смесь
энергично встряхивают и наблюдают за
исчезновением окраски.

Свойства натурального каучука (Приложение 1, слайд 11):

Эластичность

Непроницаемость для воды и газов

Хорошая растворимость во многих
органических растворителях

Набухаемость в маслах

3. Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, прошедшим
испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук
(СКБ), полученный в СССР по методу С. В. Лебедева (Приложение 1, слайд 12).
Из первых килограммов продукции, полученной на
опытном заводе в 1931 г., была изготовлении шина. Её
поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей
Васильевич, и она верой и правдой прослужила 16
тыс. км пробега.

Запишем в тетради этапы получения
синтетического каучука (Приложение
1, слайд 13):

Позже был получен синтетический
цис-полиизопрен, который по свойствам идентичен
натуральному каучуку.

Наиболее широко в качестве мономеров для
производства каучуков используются бутадиен,
изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен и др.

Таблица 1

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.

(Приложение 1, cлайд
14)
Применение: изготовление мягких
водопроводных шлангов, изготовление
автомобильных камер и шин, транспортёрных лент,
дорожных покрытий, специальной одежды и др. (Приложение 1, cлайд 15)

Синтетические каучуки являются одним из
основных продуктов химической промышленности.
Из них изготовляют около 50 тыс. различных
изделий, а мировое производство каучуков
приближается к 10 млн. т в год.

4. Вулканизация

Натуральные и синтетические каучуки
используют преимущественно в виде резины. Для
получения резины каучук вулканизируют. Какова же
химическая сущность процесса вулканизации? При
нагревании каучука с серой отдельные полимерные
цепи «сшиваются» между собой за счёт образования
дисульфидных мостиков по месту разрыва
двойной связи (Приложение 1,
слайды 16 и17):

Запишем в тетрадь: продукт частичной
вулканизации каучука называют резиной (не
более 5% серы).

Как мы с вами видим, такой полимер имеет
разветвлённую пространственную структуру и
менее эластичен, чем каучук, но обладает большей
прочностью. При увеличении количества серы
продукт вулканизации приобретает сетчатую
структуру и полностью теряет эластичность. Он
называется эбонитом. Эбонит является
хорошим диэлектриком, из него изготавливают
детали электрической арматуры (показ образцов
каучука и эбонита).

5. Проверка знаний (Приложение
1, слайд 18).

Контрольные вопросы.

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_nH_2n-2

Б) С_nH_2n

В) С_nH_2n+2

Г) С_nH_2n-6

5. Вулканизация – процесс нагревания каучука с:

А) серой

Б) песком

В) углеродом

Г) серной кислотой

Ответы: 1Б), 2Б), 3В), 4А), 5А).

Домашнее задание: § 14 стр. 114 – 116, упр. 5
(Приложение 1, слайд
19).

Используемая литература:

1. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия. 10
класс: Настольная книга учителя. М.: Дрофа, 2004.

2. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по
химии к учебным комплектам О.С. Габриеляна и
др., Л.С. Гузея и др. 10 (11) класс. М.: «Вако», 2006.

3. Интернет- ресурсы: фото для презентации.

Заключение | Полимеры | Синтетический каучук

Мы видим, как прав был М. В. Ломоносов: химия в своём развитии действительно не знает пределов. В переработку на синтетический каучук вовлечены самые различные виды сырья. Каучук получают теперь не только из спирта, на производство которого нужно затрачивать пищевое сырьё, но и из отходов древесины, отходов производства целлюлозы, газовых отходов нефтеперерабатывающих заводов, из угля и извести.

Настойчиво изучаются возможности получения каучука и из других видов сырья — естественного газа, сланцев и т. д.

Велика наша страна. Обширны её богатства. Необозримы массивы лесов на просторах Советского Союза, особенно в таких многолесных районах, как Север, Урал, Западная Сибирь и Карело-Финская ССР. Это настоящее «зелёное золото», добыча которого нарастает из года в год, потому что золото это восстановимое. За пятое пятилетие мощность лесопильных заводов в новых районах развития лесозаготовок увеличивается. Большое развитие получают бумажная, целлюлозная, мебельная, фанерная, лесохимическая и гидролизная промышленность. Промышленность искусственного волокна из целлюлозы с каждым годом увеличивается.

Всё это мощная база для расширения производства синтетического каучука из гидролизного и сульфитного спирта.

Бурно развивается в СССР нефтяная промышленность.

С добычей нефти растёт и её переработка. Мощность заводов по первичной переработке нефти в текущем пятилетии увеличится.

Огромные запасы «чёрного золота» — нефти, неисчерпаемая сырьевая база и для развития производства синтетического каучука из газов нефтепереработки.

Улучшаются методы разработки угольных месторождений, растёт число шахт, увеличивается добыча угля и производство кокса. Открываются новые известняковые месторождения. Уголь и известь — также база и для производства синтетического каучука.

Но новые методы производства каучука требуют большого количества дешёвой электроэнергии. Такая энергия есть. Наша родина занимает первое место в мире по запасам «белого угля» — энергии рек. Это энергетическая база и для производства синтетического каучука.

В одном из научных журналов 1911 г. можно было прочитать: «Нужно принять во внимание, что обильные урожаи хорошего каучука на плантациях, из года в год повышающие свободные запасы на рынке, являются опасным врагом синтеза, и нельзя предвидеть, кто победит: вооружённая ли совремёнными знаниями наука или тропическое солнце?» Теперь так вопрос не стоит. Синтез каучука стал реальностью. Это устойчивая и мощная отрасль химической промышленности и родина промышленности синтетического каучука — Советский Союз.

Из истории известны случаи полного вытеснения натуральных продуктов синтетическими. Примерами могут служить красители индиго и ализарин.

Синяя краска индиго, применявшаяся с глубокой древности, в природе встречается в кустарниковом растении индигоноске, главным образом в жарких странах — Китае, Японии, Индии. В индигоноске мало индиго и под эту культуру до конца прошлого столетия занимались целые плантации, особенно в Южной Франции. Двадцать лет устанавливали химики строение молекулы натурального индиго, и, в конце концов, эта задача была успешно решена. Плантации индигоноски уступили место фабрикам синтетического индиго, причём вскоре же был синтезирован целый ряд производных индиго — класс индигоидных красителей.

Ализарин до начала 70-х годов XIX в. добывался исключительно из корней травянистого растения марены, под которую в той же Франции были заняты огромные плантации. В 1866 г. ализарин был синтезирован из антрацена и, после долгой жестокой борьбы между натуральным и синтетическим ализарином на смену плантациям пришла новая отрасль химической промышленности — ализариновая красочная промышленность.

Подсчитано, что более 4000 молекул углекислого газа необходимо для образования в зелёных листьях гевеи одной молекулы натурального каучука. Одна бразильская гевея в среднем способна давать 2—3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи составляет 330—440 кг технического каучука.

Рис. 26. Панорама современного завода синтетического каучука.

Каучук производится искусственным путём в сотни и тысячи раз быстрее, чем образуется в природных условиях, Синтез каучука на заводах не зависит от климата, почвы и урожайности. Гарантированный выпуск синтетического каучука можно организовать в любых, нужных для народного хозяйства размерах.

Замена натурального каучука синтетическим даёт также огромную экономию труда. Для получения 1 т натурального каучука требуется затрата труда одного рабочего в течение 5,5 лет; за это время один рабочий может произвести 360 г синтетического каучука!

Синтетический каучук завоевал себе «путёвку в жизнь» после упорной борьбы с натуральным каучуком. В 1933 г., на заре промышленности синтетического каучука, был устроен специальный автомобильный пробег Москва — пустыня Кара-Кум — Москва. В тяжёлых дорожных условиях, на протяжении многих тысяч километров соревновались между собой автомобильные шины из натурального и синтетического каучука. Юный синтетический каучук с честью выдержал испытание: шины из этого каучука показали средний износ в 64 г на 100 км пути, тогда как шины из натурального каучука 89 г.

В настоящее время все автомобильные шины советских автомобилей делаются из синтетического каучука.

Теперь синтетический каучук применяется во всё больших и больших размерах наряду с натуральным каучуком, но, будучи более прогрессивным техническим материалом, чем натуральный каучук, он постепенно ёго вытесняет.

* * *

На этом закончим наш рассказ о синтетическом каучуке — одном из блестящих достижений современной химической промышленности.

Когда другу юношества, великому пролетарскому писателю Алексею Максимовичу Горькому рассказали о пуске в СССР первого завода синтетического каучука, он написал рабочим завода:

«Какой умной, красивой становится жизнь. Какие отличные люди воспитываются у нас… Чувствуешь себя идущим в гору, откуда всё шире и шире развёртывается мощная историческая картина разнообразной работы миллионов, работы, которая изменяет лицо нашей страны…?

История каучука — RIS Rubber

Натуральный каучук получают из каучукового дерева Hevea brasiliensis. Во время своего второго путешествия в Центральную Америку в 1493 году исследователь Христофор Колумб первым из европейцев наткнулся на каучук. Майя, веками жившие в районе Амазонки, издавна добывали белый сок из этих стройных деревьев, высота которых может достигать тридцати метров. Во времена Колумба из него делали мячи и игрушки.

Название каучук

Большой прорыв произошел в 1770 году, когда химик Джозеф Пристли заметил, что линии, нарисованные карандашом, можно удалить с помощью каучука. Так появилось название «резина», происходящее от английского глагола «стирать».

Фон каучука

В 1839 году Чарльз Гудиер обнаружил, что свойства каучука можно значительно улучшить, нагревая его с небольшим процентом серы. Этот процесс называется вулканизацией. Когда резина вулканизируется, она сохраняет свою эластичность, но становится более прочной и менее липкой. Вулканизированную резину можно еще больше усилить, добавив другие материалы, такие как сажа. Гудиер открыл процесс вулканизации случайно, когда смесь каучука и серы попала на плиту в его мастерской, и он заметил результат. После его открытия каучуковые деревья были высажены в больших масштабах во всех тропических странах, таких как Индия, Цейлон и Индонезия. Благодаря этим плантациям резиновые изделия стали доступны по всему миру. Гудиер подал заявку на патент на свое открытие в июне 1844 г.

Извлечение белого сока

Млечный сок гевеи бразильской извлекают путем проделывания канавки в коре в слой камбия. Прожилки латекса прорезают, чтобы сок вытекал. Лотки для сбора подвешивают под каждой канавкой, чтобы можно было собирать молочно-белый сок. Около 30% собранного сока состоит из каучука. Чтобы извлечь каучук из сока, необходимо предпринять ряд шагов. Латекс необходимо предварительно отфильтровать и разбавить водой, после чего смесь обрабатывают кислотой, чтобы частицы каучука свернули. Затем коагулированный каучук раскатывают в барабане на тонкие ломтики. На данный момент каучук все еще содержит слишком много белка; эти белки могут начать гнить и поэтому должны быть удалены. Листы коптят в специальной камере для удаления белков, оставляя коричневые копченые листы. Их укладывают в тюки и транспортируют на резиносмесительные заводы.

Натуральный каучук по сравнению с синтетическим

Под влиянием развития автомобильной промышленности к концу девятнадцатого века спрос на каучук резко вырос, и для удовлетворения возросшего спроса искали синтетическую альтернативу. Синтетический каучук производится в основном из сырой нефти. Производство синтетического каучука быстро выросло до такого уровня, что в период с конца Второй мировой войны до 1970-х годов он заменил натуральный каучук на первом месте.

За прошедшие годы были разработаны различные типы синтетического каучука. При производстве резиновых изделий на наших заводах в Нидерландах и Болгарии используется множество различных резиновых смесей. В большинстве случаев резиновая смесь поставляется нам поставщиками резины в необходимом составе. Если резина все еще нуждается в предварительной обработке, она осуществляется на наших собственных заводах.
Узнайте больше о производственном процессе в RIS Rubber.

История каучука | Резина Хольц

Откуда берется каучук?

История каучука

История каучука весьма увлекательна. Истории о том, как был открыт каучук, различаются в зависимости от того, кто рассказывает эту историю. Одна история рассказывает об индейской женщине майя, которая шла по тропическому лесу, собирая съестное, когда наткнулась на плачущее дерево. Она отнесла образец слез вождю племени, который нашел латексное вещество уникальным.

Возможно, вы слышали, что Христофор Колумб открыл каучук после посещения Гаити в 1490 и наблюдая за тем, как туземцы играют с надувным мячом. Или еще лучше, как французский астроном в 1736 году был послан своим правительством в Перу и вернулся с образцами белой жидкой консистенции меда.

Каучук в Америке

Хотя эти истории весьма правдоподобны, история, оказавшая наибольшее влияние на каучук в том виде, в каком мы его знаем сегодня, — это история Чарльза Гудиера из Трентона, штат Нью-Джерси. Вы можете подумать, что Чарльз Гудиер был основателем Goodyear Tire Company, но вы ошибаетесь. Компания была названа в честь Чарльза, но начала свою деятельность только спустя годы после его смерти. Скорее, г-н Гудиер считается первым изобретателем, который вулканизировал каучук.

Все началось с того, что в 1834 году мистер Гудиер зашел в магазин, чтобы купить резиновый спасательный круг. После покупки он стал одержим материалом и тем, как он может быть полезен. Вскоре после этого г-н Гудиер получил контракт от правительства США на изготовление резиновых почтовых мешков, но при изготовлении почтовых мешков они начали довольно быстро разлагаться. Видите ли, у резины было две существенные проблемы; он становился липким, когда было жарко, и жестким, когда было холодно. Несмотря на то, что торговцы использовали каучук для изготовления одежды и обуви с 1820-х годов, только в 1839 году г-н Гудьир случайно открыл процесс, позволяющий отвердить всю массу резины, а не только ее внешнюю сторону.это оказало наибольшее влияние.

В 1844 году г-н Гудьир получил патент США на свое открытие, но, к сожалению, он не заработал на этом ни цента. Вернее, он умер в 1860 году бедняком.

Пока мистер Гудьир делал свои открытия в Америке, за Атлантическим океаном другой изобретатель по имени Томас Хэнкок делал то же самое. Позже ему приписали название «вулканизация», которое, как говорили, произошло от бога Вулкана из римской мифологии. Г-н Хэнкок также изобрел внутренний смеситель, который упростил адаптацию резины к другому текстилю.

По мере роста популярности и спроса на каучук росли и проблемы, связанные со сбором натурального каучука. К сожалению, производители каучука безжалостно эксплуатировались, а снабжение и транспортировка стали серьезной проблемой. Говорят, что в 1876 году один англичанин собрал семена в Бразилии и вернулся в Англию. Семена были выданы и на Дальний Восток. Это действие положило начало увеличению ферм по выращиванию каучуковых деревьев по всему миру.

Резиновая промышленность

В 1889 году Джон Данлоп из Англии изготовил первую коммерчески успешную шину для велосипедов, а позже в 1919 году создал первую автомобильную шину.06. Когда автомобильная промышленность начала развиваться после 1910-х годов, каучук продолжал оставаться ходовым товаром. Развитие Второй мировой войны показало уязвимость поставок каучука, поскольку многие страны изо всех сил пытались получить достаточное количество каучука для производства оружия и предметов снабжения.