Органикалық полимер Бейорганикалық полимер

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Факультет ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ФАКУЛЬТЕТІ

Кафедра ХИМИЯ

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

Тақыры Жоғары молекулалық қосылтар тақырыбын оқыту әдістемесі

Пәні Химияны оқыту әдістемесі

Мамандығы 5В011200-Химия

Орындаған Өтел Алтынай 112-16А

Қабылдаған : Шағраева Б.Б.

Комиссия мүшелері:

Шымкент 2018ж
ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Факультет ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ФАКУЛЬТЕТІ

Кафедра ХИМИЯ
Бекітемін
Каф.меңгерушісі:
Шағраева Б.Б.___
_________2018ж
Студенттің курстық жұмысына
ТАПСЫРМА
Өтел Алтынай Саясатқызы
1.Жұмыстың тақырыбы ___________________________________ _______________
2.Жұмыстың аяқталу уақыты ___________________________________ _________
3.Жұмысқа керек материалдар ___________________________________ ________
___________________________________ ________
4.Жұмыстың мазмұны(әдебиеттік және патенттік ізденісі,экспериментальдық бөлім,заттың шығу сипаттамасы,эксперименттің әдістемесі,эксперименттік материалдарға талдау,қорытынды)
___________________________________ ___________________________________ _______________ ___________________________________ ____________________
5.Кестелік және графикалық материалдардың тізімі__________________________
___________________________________
6.Әдебиеттер тізімі ___________________________________ __________________
7.Курстық жұмыстың орындалуы туралы график

№

Тарау (бөлім)

Мерзімі
(ай)

Мерзімнің орындалуы,қолы

Берілген тапсырмалар
Алынған тапсырмалар
1
Теориялық бөлім

2
Негізгі бөлім

3
Қорытынды

4
Материалдарды таңдауы

5
Алдын-ала қорғау

6
Қорытынды

7
Комиссияның алдында қорғау

8.Тапсырманың берілген уақыты ____________
Курстық жұмыстың жетекшісі ____________________________
9.Тапсырманы алған студент _________________________________
Жұмыс барысында қажетті ескертпелер

МАЗМҰНЫ
I.Кіріспе
II. Негізгі бөлім
2.1 Жоғарғы молекулалық қосылыстар туралы жалпы түсінік ... ... ...3
2.2 Полимерлену жүргізу тәсілдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .15
III. Эксперименттік бөлім
3.1 Полимер тақырыбына сабақ жоспарын құрастыру ... ... ... ... 16
IV.Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
V.Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25

Кіріспе
Химияны оқыту әдістемесінің зерттейтін объектісі - сол пәнді оқыту әрекеті.Химияны оқыту әдісі ғылыми оқыту әрекетін әдіснамалық деңгейде зерттейді.Барлық жеке пәндерді оқыту, солардың ішінде химияны оқыту әдіснамалық дидактиканың ашқан жаңалықтарына сүйенеді, оларды мәдістеме негізі ретінде пайдаланады.Химияны оқыту әдістері, ғылыми зерттеу әдістерімен ұштасып жатады, оқушылардың химия объектілерін танып-білу әрекетінің ерекшеліктерімен сипатталады. Химиялық орта білім беру бір-бірінен бөліп қарауға болмайтын үш орындалатын міндеттен тұрады. Ол оқытудағы басты міндет білімдік, тәрбиелік және дамытушылық мақсаттары деп аталады.Химия пәнінің білімдік, тәрбиелік және дамытушылық мүмкіндіктері, химиялық орта білім берудің негізгі міндеті ұрпақтардың жинақтаған тәжірибесі негізіндегі білімді логикалық және дидактикалық өңдеуден өткізіп, түсінікті етіп жеткізу. Қазіргі кездегі оқытудың мақсаты жеке адамды жан-жақты және кешенді оқыту, тәрбиелеу және дамыту. Қазақстан мектебінің алдына қойылып отырған мақсаты инновациялық оқыту технологиясы арқылы оқу мен тәрбие жұмысын дамыту, еліміздің әлеуметтік-экономикалық жағдайын жақсарту бағытында өскелең ұрпаққа жүйелі, нақты білім беру болып табылады.Сонымен қатар жоғарғы малекулалық қосылыстар тақырыбын оқу әдістемесінде ерекше физика-химиялық қасиеттерін , қоғам өміріне қажетті полимердің атқаратын қызметі туралы оқыту болып табылады. Жоғарғы малекулалық қосылыстар дан бұйымдар жасауда олардың табиғатын жақсарту үшін ең тиімді пайдалынатындай заттардың қолайлы жобаларын таңдап,оны жүзеге асыруда маңызы зор. Қазіргі қоғам өмірінде полимердің атқаратын қызметі ерекше.Сондықтан оларды өндіру әрі тиімді пайдалану-халық шаруашылығының дамуындағы негізгі бағыттарының бірі.Полимердің халық шаруашылығында кеңінен қолдануы-олардың қалдықтарының шамадан тыс мөлшерде бейберекет тасталынуы, қоршаған ортаны ластау қаупін туғызады.Бүгінгі күнде жоғарғы молекулалық қосылыстардың маңыздылығын оқыту масты міндет болып саналады.

Негізгі бөлім
2.1 Жоғарғы молекулалық қосылыстар туралы жалпы түсінік
Жоғары молекулалық қосылыстар немесе полимерлер деп молекулалары жүздеген немесе мыңдаған көміртегі атомдарынан тұратын, молекулалық массалары мыңдаған, тіпті миллиондаған массаның атомдық бірлігіне тең болатын және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды атайды. Полимерлердің атомдары бір-бірімен химиялық байланыс арқылы қосылады.
Жоғары молекулалық қосылыстартабиғи, жасанды және синтетикалық болуы мүмкін.Табиғи түрлеріне ақуыздар,полисахаридтер.табиғи шайырлар,каучук және т.б жатса, синтетикалық полимерлерге полиэтилен, полистирол, полиамидтер, фенолды шайырлар және сол сияқты қосылыстар кіреді.

Табиғи полимерлерге мыналар жатады:

лигнин целлюлоза конифирил спирті амилоза
Жасанды полимерлерге (талшықтарға) табиғи полимерлердің ксантогенат, целлюлоза нитраты, ацетатының қайта өңделуі нәтижесінде түзілген полимерлер жатады:

ксенатоген

целлюлоза нитраты

целлюлоза ацетаты
Синтетикалық полимерлерге мономерлерден жасанды жолмен алынатын полиаминдер, полиэтилен, полистирол, синтетикалық талшықтар және т.б. жатады.

полиэтилен

полипропилен

полистирол

капрон

Көптеген зерттеулердің негізінде бұл заттардың бәрі жоғарғы молекулалық қосылыстар екені анықталды. Үлкен молекулалық массасы және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды жоғарғы молекулалық қосылыстар немесе полимерлер деп те атаймыз.
Ең қарапайым органикалық полимер-полиэтилен, этиленнің полимерленуінен түзіледі.Этиленнің екі молекуласы қосылып, бутилен молекуласын құрайды:
СН2= СН2 + СН2= СН2 СН3-СН2-СН=СН2
Алғашқы зат этилен мономер деп, ал түзілген бутилен димер деп аталады.Этиленнің үш молекуласы қосылса- тример, төртеуі қосылса-тетрамер, және т.б болады.Ал егер мономердің n молекуласы қосылса, онда полимер түзіледі ( поли- көп деген сөз).
nН2С=СН2 -- [−CH2−CH2−]n
Көп рет қайталанатын мономерлерден немесе моноиердің негізгі бөлігінен тұратын топтар буындар деп, ал буындардан құралған үлкен молекула макромолекула деп аталады.Полимерлік тізбектің соңында тұратын топтар- соңғы топтар деп аталады. Макромолекуланың құрамына кіретін буынндар саны жоғары молекулалық қосылыстардың полимерлену дәрежесін көрсетеді.Ол Р әрпімен өрнектеледі.Полимерлену дәрежесі полимердің молекулалық массасымен Мn мына төмендегідей байланыста:

Р= Мn m

мұнда, m - буынның молекулалық массасы.

Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элемент органикалық болып бөлінеді.

Органикалық полимер Бейорганикалық полимер
Полисилоксан Поликремний қышқылы

Молекулалық массасы 500-5000 болатын полимерлерді олигомерлер деп атаймыз.Бірдей мономерден құралған полимерлер- гомополимерлер, ал тізбегінде бірнеше типті мономерлік буындар бар полимерлік қосылыстар сополимерлер деп аталады.
Полимердің номенклатурасы. Аталу ережесі мен түзілу принциптерін полимердің номенклатурасы қамтамасыз етеді.Номенклатура бойынша біз полимердің химиялық құрылымын анықтай аламыз және бізге танымал көп тараған полимерлерді оңай танып білеміз.Табиғи және кейбір синтетикалық полимердің аттары- целлюлоза, колаген, лигнин, капрон, лавсан, бакелит, тефлин және т.б болып кездеседі.Мысал ретінде тефлонды келтірейк, бұлай деп политетрафторэтиленді атайды:

СF2 СF2
Cинтетикалық полимердің атаулары оларды алуға пайдаланған төменгі молекулалық қосылыс атауының алдына поли деген қосымша арқылы құралады. Мысалы: формальдегидтен алынған полимер- полиформальдегид,
изопреннен - полиизопрен, капролактамнан-поликапролактам,тера фталь қыщқылы және этиленгликольден-полиэтиленгликольт ерефталат деп аталады.Бұл атау рационалды номенклатура бойынша жүзеге асады:

n СН2= СН СН2 СН
CL n
винилхлорид поливинилхлорид
Негізгі тізбектің құрамына қарай полимерлік молекулалар екіге бөлінеді: гомотізбекті және гетеротізбекті. Гомотізбекті деп макромолекуласының негізгі тізбегі бірдей атомдардан құралған полимерлерді атайды. Егер ол көміртек атомдарынан тұрса, онда мұндай полимерлер карботізбекті деп аталады. Мысалы, полиэтилен, полипропилен.

полипропилен
полистирол
полиэтилен

Егер полимер екі мономерден поликонденсация әдісімен алынса, полимер атауына поли сөзінен кейін жақша ішінде мономер аттары көрсетіледі. Полимердің қай класқа жататына атау соңында жазылады.Мысалы: гексаметилендиамен мен адепин қышқылынан алынған сополимер поли(гексаметиленадипамид) деп аталады:

NH (CH2)6 NH С (CH2)4 С
О О n
Полимерлердің қасиеттерінің негізгі ерекшеліктері. Полимердің төмен молекулалық қосылыстармен салыстырғанда ерекше қасиеттері бар: ●Полимерлердің молекулалық массасы үлкен
● Полимерлердің ерітінділерінің тұтқырлығы өте жоғары
●Олар полидисперсті
●Тек полимерлерге тән қасиет олар өте созылғыш.
●Полимер ұшқыш емес.
●Полимерлер еруінің алдында олар алдымен ісінеді.
●Ерітіндіден еріткішті қуып шыққанда полимер кристалл түрінде бөлінбейді,пленка түзіледі.
●Полимерлердің химиялық реакцияларының төмен молекулалық қосылыстардың реакцияларынан өзгешеліктері бар.
Полимердің жіктелінуі.
Заттардың қасиеттерін зерттеулерді оңайлату үшін қосылыстарды әртүрлі топтарға бөледі.
Шығу тегіне байланысты полимерлер: табиғи, синтетикалық және жасанды болып бөленді.
Синтетикалық полимерлерді төменгі молекулалық заттарды - мономерлерді синтездеу арқылы алады.
Жасандыларды табиғи полимерлерді химиялық өңдеу арқылы алады.Мысалы:целлюлозаның азот қышқылы эфирі:

C6H10O15 n C6H7O2(ОН)3 n + 3n H2O

1) [C6H7O2(ОН)3 ONO2 ] n + n H2O
2) [C6H7O2(ОН) (ONO2)2 ] n + 2n H2O
3) [C6H7O2(ONO2)3] n + 3n H2O
Негізігі тізбектің құрамы бойынша полимерлік молекулалар екіге бөлінеді: гомотізбекті және гетеротізбекті.
Гомотізбекті полимерлер деп молекуланың негізгі тізбегі бірдей атомдардан құралған полимерді атайды.Егер ол тек көміртегі атомдарынан тұрса, онда мұндай полимерлер карботізбекті деп аталады.Мысалы:
Полиэтилен

Полипропилен

Егер молекуланың негізгі тізбегі кремний атомдарынан тұрса, онда полимер
кремнийтізбекті болады:

Асимметрия дәрежесі өте жоғары ұзын тізбекті макромолекулалар сызықты полимерлер деп аталады.Негізгі тізбектің жан-жағына таралған тармақтары бар макромолекула тармақталған полимер деп аталады.Олардың тармақтары мен саны мен ұзындығы өте кең мөлшерде өгеруі мүмкін.
Ұзын тізбекті макромолекулалар бір-бірімен көлденең байланыстармен қосалқы торланған немесе кеңістіктік полимерлер түзіледі.
Қыздырғанда өзгерістеріне байланысты полимерлік материалдар термопластар немесе терморективті болып бөлінеді.
Термопласты полимердің қасиеттері қыздырған кезде ақырындап өзгеріп, белгілі бір температураға жеткендетұтқыраққыштық қалпына ауысады.Олардың балқу негізінен молекулааралық күштер әрекетінің азаюынан және молекуланың кинетикалық энергиясының артуынан болады. Сұық термопласты полимерлерді суытқанда кері кері өзгеріс байқалады, сұйық қалпынан қатты зат күйіне ауысады.Осындай өзгерістер кезінде полимерлердің химиялық табиғаты өзгермейтін болғандықтан, балқыту және қатайту процестерін бірненше рет қайталауға болады.
Термопласты полимерлерге полиэтилен, полистирол, поликапролактам және көптеген юасқа полимерлер жатады.
Фенолальдегидті,мочевинальдегидті және басқа шайырлар өзгеше қасиет көрсетеді.Бос функционалды топтары немесе қанықпаған байланыстары болғандықтан, оларда қыздырғанда сызықты макромолекулалар арасында химиялық байланыстар пайда болып, торланған құрылымды полимер түзіледі.Мұндай полимерлер қыздырғанда да, артынша суытқанда да өздерінің қасиеттерін бастапқы қылпына келтіре алмайды.Сондықтан оларды термореактивті полимерлер деп атайды.
Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганық және элементорганикалық болып бөлінеді.
Органикалық полимерлерге көміртектен, сутекпен, оттектен және азоттен тұратын, зерттеліп жүрген көптеген қосылыстар кіреді.
Бейорганикалық полимерлерге молекуласы кремний,алюминий, стронций және басқа элементтердің атомдарынан құралған.
Элементорганикалық полимерлер екі түрлі бола алады: негізгі полимерлік тізбектің табиғаты бейорганикалық, ал қосалқы тармақты органикалық болады және осығани керісінше.
Полимер тізбектері блок деп аталатын әртүрлі полимер қысқа тізбектерінен құралуы мүмкін.Мысалы, егер мономер малекуласының біреуі А әрпімен, ал екіншісі В әрпімен белгілесек:

А А А В В В В А А А А

Мұндай полимерлерді блок-сополимерлер деп атайды.
Буындардың немесе орынбасарларының кеңістікте ретті орналасуы полимерлердің конфигурациялық изомерлеріне алып келеді, оларға транс-
және цис- изомерлер кіреді.Буындар немесе орынбасарлары кеңістікте белгілі бір ретпен орналасқан полимерлер стереоретпентті немесе стереоарнаулы деп аталады.
Изотактикалық полимерлерде макромолекуланың негізгі тізбегіне кіретін әрбір қарапайым буындарда жоқ дегенде бір ассиметриялы атом болуы тиіс және молекулалық тізбектің жеткілікті ұзын бөлігінде қайталанатын бір типті ассиметриялы бірдей кеңістік конфигурацияда болуы керек.Изотактикалық полимердің жазық ирек конформациясындағы бір типті орынбасарлары, негізгі тізбек жататын жазықтың бір жағында, ал екінші типті орынбасарлары
екінші жағында болады.
Синдиотактикалық полимерлердің макромолекуласының негізгі тізбегіне кіретін әрбір қарапайым буындарда жоқ дегенде бір стереоизомерлік орталығы немесе псевдоасимметриялы атом болуы тиіс және де өте ұзын молекулалық тізбекте болады, ал бір типті псевдоасимметриялы атомдар жүйелі конфигурацияда орналасады. Синдиотактикалық полимердің жазық ирек конфигурациясындағы бір типті орынбасарлар R, негізгі тізбек жататын жазықтың әрбір жағына кезек кезек орналасады.Егер полимер тізбегінде орынбасарлардың орналасуында ешқандай заңдылықтар болмаса, онда атактикалық құрылымы болады.
Макромолекулардың иілгіштігі. Макромолекулалардың төмен молекулалық қосылыстардың ерекшелігі-олардың тізбекті құрылымы мен аса ұзындығы.Бірақ полимер макромолекуларына жіп тәрізді түзу жатпайды.Олай болған жағдайда оның ұзыындығы мен көлденең қимасының арасында айырмашылық мыңдаған еседей болар еді.Тәжірбие жүзінде макромолекулалардың ұзындығы мен енінің арасындағы ерекшелік 10 шақты еседей ғана екені дәлелденген.Макромолеклалар кеңістікте қозғалып, орала алады.Оралған макромолекулалардың, яғни шумақтардың пішіні мен мөлшері жағдайға қарай әртүрлі болады.Макромолекулалардың жылулық қозғалыстың не сыртқы күштің әсерінен пішінін өзгерту қабілетін иілгіштік
дейді.Иілгіштік макромолекулалардың тағы бір маңызды ерекшелігі.Полимердің негізгі көрнекті қасиеттері оның макромолекулаларының иілгіштігімен сипатталады.
Зат молекуласы атомдардың кеңістіктің белгілі бір бөлігінде орналасуымен және олардың арасындағы байланыстармен сипатталады. Мысалы ретінде этанның молекуласын қарастырайық.Молекуладағы көміртек атомдары бір-бірімен және сутек атомдарымен ковалентті байланыс арқылы қосылған. Екі көміртектің арасындағы байланыс болғандықтан мұндай молекула бөліктері, мыасалы СН3 тобы, осы байланыстың бойымен айналады.Бұл айналымы қозғалыстың шамасы көміртек атомемен байланысқан юасқа атомдардың бірі-біріне әсер етумен анықталады.Температура өскен сайын мұндай қозғалыстар күшейе түседі.Ал арасында қос байланысы бар этилен молекуласындағы атомдар байланыс бойымен айнала аймады, себебі айналымы қозғалыс болуы үшін химиялық байланыстың біреуін үзу керек
Макромолекуласының негізгі тізбегінде орналасқан атомдар арасындағы байланыс-жалғыз.Сондықтан полимердің әр буыны көрші буынмен салыстырғанда юайланыс бойымен айналып,қозғалып отырады. Бұл қозғалыс температураға байланысты өзгереді.Алғаш рет Кун, Марк және Гут деген ғалымдар полимер макромолекуласының ішкі айналымы қозғалысы ұғымын енгізеді.
Конформация- молекуланың ішкі айналуының салдарынан өзгере алатын, атомдар мен топтардың кеңістікте салыстырмалы орналасуы. Осы кездегі молекула пішіні өзгертуін конформациялық түрлену дейді. Конформациялық түрлену кезінде молекула бөліктерінің арасындағы химиялық байланыс үзілмейді.
Полимер тізбектерінің конформациясы жылулық қозғалыстың әртүрлі болуы мүмкін:
● макромолекуланың әртүрлі дәрежеде оралуынан қалыптасатын макромолекулалық статистикалық шумақ сызықты полимерге тән;
● түзу таяқша тәріздес конформация;
● белоктар мен нуклеин қышқылдарына тән спиральды конформация;
● өте тығыз сфера тәріздес бөлшектерден тұратын глобулалық конформация;
● көптеген кристалл полимерге тән қатпарлы конформация;
● бүгілмелі конформация.
Макромолекулардың мөлшері. Тізбектердің иілгіштігіне қарай макромолекулардың конформациясы әртүрлі болады. Әр конформацияның белгілі бір мөлшері бар.Бірақ макромолекуланың нақты мөлшерін өлшеу қиын.
Макромолекулардың мөлшері алғаш рет теория жүзінде еркін мүшеленген тізбектер үшін есептелген. Мұндай тізбек жылулық қозғалыстың әсерінен шумақ түрлі оралады деп қарастырылады. Макромолекуланың шумақталу дәрежесі әдетте тізбектің екі шетінің арақашықтығымен сипатталады.Егер макромолекула толық бсозылған болса, оның ұзындығы L (гидродинамикалық ұзындық) ұштарының арақашықтығына h тең болады
L=Һ.Сонда конформацияның түріне қарай макромолекула тізбегі ұштарының арақаштығы нөлден L=Һ өзгереді. Макромолекула толық жылжымаған болса, Һ- тың бір мәнене бірнеше конформация сәйкес келеді. Кун және Марс ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.