Формирование основных понятий о высокомолекулярных веществах в курсе средней школы с экологической составляющей (стр. 4 из 10)
А стирол - это вещество, которое, вообще говоря, токсично. Он - такой же, как бензол, как этилбензол, он - из той категории веществ, с которыми лучше не иметь дела. Причем не будем говорить об острой мгновенной токсичности. Мы будем говорить о токсичности хронической, той, которая действует на людей - не на крыс, а именно на людей, - в течение десятилетий, малыми дозами, ниже критических, ниже ПДК. Опыты такие поставлены.
Люди живут в обстановке, когда в жилой атмосфере есть стирол, (пусть концентрации и ниже ПДК); проходит год, два, три - и дальше находится работа врачам. Стирол оказывает сильное воздействие на печень, от этих микродоз стирола достается сердцу, у женщин - особые проблемы... В общем, токсический гепатит - так или иначе, мы кружимся вокруг этого диагноза. Кроме стирола, выделяются и другие вещества, включая фенол, формальдегид, этилбензол и так далее. Это - работа для санитарных врачей. Санитарные врачи, естественно, живут одним днем. Когда им приносят на проверку, скажем, пенополистирол той или иной новой марки, что они делают? - Они на мышах и на крысах изучают смывы водой, смывы спиртом... Но это же все - кратковременные вещи, опыт на 5-10 лет никто же не ставит. А в данном случае люди говорят именно об этом - об опыте на 5-10 лет. И такие опыты в мире известны - когда люди много лет работали в такой атмосфере. Пенополистирол - не самый хороший материал. Просто люди должны это знать - они имеют право на это знание. Вторая сторона дела - сам полистирол, то есть уже не в пенном виде, а просто как полимер, например - в виде чашек или тарелок. Есть профессии, когда люди этим часто пользуются. На работе их кормят из такой посуды -выделяется стирол.
Полистирольные плитки - ими облицовывают помещения. И там при определенных температурах (30, 40, 50 градусов в ванной или, скажем, в кухне, у плиты это нормально) выделяется стирол. Причем есть факты, есть случаи, описанные в журнальных статьях, когда выделение бывает достаточно высокое - много выше ПДК, причем - не только стирола. "Свойства пенополистирола меняются от воздействия неконтролируемых, случайных факторов, и выбор данного материала в качестве утеплителя экономически не выгоден (при эксплуатации здания более 10 лет) и потенциально опасен" [7, 9] .
2.4 Разрушающиеся пластмассы
Большинство пластмасс не разлагаются в окружающей среде, так как живые организмы – деструкторы (грибы и бактерии) не имеют ферментов, необходимых для их разрушения. Известны два важные вида разрушающихся пластмасс:
1.Биополимеры. Это высокомолекулярные соединения, которые производятся живыми организмами и которые деструкторы способы разлагать.
2.Синтетические пластики, специально разработанные так, что они разрушаться в природных условиях. Таких пластики бывают, трех видов:
· Фоторазрушающиеся пластики - полимерные материалы, разрушающиеся на свету
· Синтетические биоразрушаемые пластики, подверженные действию бактерий
· Растворимые пластики, которые растворяются в воде.
Биополимеры
Полигидроксибутаноаты – это природные полиэфиры, вырабатываемые некоторыми бактериями и используемые ими как источник энергии. Микроорганизмы, имеющиеся в почве, во внутренних водоемах, в океане способны разрушить эти полимеры. Полное разрушение полигидроксибутаноатов в окружающей среде обычно происходит в течение 9 месяцев. За все, однако, нужно платить: произвести эти полимеры почти в 15 раз дороже, чем полиэтилен.
Фоторазрушение
Карбонильные группы C=O поглощают излучение в диапазоне длин волн 170-360 нм. Это соответствует ближней ультрафиолетовой области солнечного спектра. Эти группы можно внедрить в полимер в качестве энергетических ловушек. Поглощение энергии приведет к разрыву соседних с карбонильной группой связей, и полимер может распасться на фрагменты, которые будут подвержены биоразрушению.
Синтетические биоразрушаемые пластики
Некоторые пластиковые мешки изготовлены из полиэтилена, в который внедрены гранулы крахмала. Когда мешок выбрасывают, имеющиеся в почве микроорганизмы поедают крахмал. В результате мешок разваливается на очень малые куски остатков полиэтилена, биодеградация которых происходит более быстро.
Растворимые пластики
Если с загрязненным больничным бельем обращаться ненадлежащим образом, есть риск распространения инфекции. Опасности можно избежать, если использованное белье поместить в пакет из растворимого пластика. Грязное белье надежно хранится, пока пакет не отправят в стиральную машину: там пакет растворяется в воде и не мешает стирке.
Растворимые пластиковые пакеты изготавливают из поливинилового спирта. Это новый полимер, получаемый гидролизом или алколизом из другого полимера, поливинилацетата [13, 14].
2.5 Разложение или повторное использование отходов?
Для изготовления всякой вещи, включая предметы из пластмассы, требуется энергия. Часть энергии идет на производство собственно материала, в данном случае полимера, остальное требуется для переработки, то есть изготовления конечного изделия.
Основная часть энергия тратится на производство пластмассы, так что исходя, из целей энергосбережения можно заключить, что повторное использование – это дело полезное.
Ситуации здесь, однако, сложнее, чем в случае стекла. Находящееся в употреблении стекло в основном одного типа и всего-то трех цветов.
Сколько же стоит сбор и сортировка пластмассовых отходов? И для чего можно использовать полученный из вторичного сырья пластик? Есть много областей применения, для которых бывший в употреблении пластик непригоден. Например, большинству людей не нравится, если пищевые продукты упаковывают в такой пластик.
Тем не менее, в Великобритании 60 компаний заняты рециклом полимерного вторичного сырья, они возвращают около 150 000 тонн полимерных материалов в год. Две трети повторно используемых пластиков получают из промышленных отходов, и большая часть – это «чистые» материалы: отходы непластифицированного при изготовлении оконных рам, отслужившие свое ящики и корпуса автомобильных аккумуляторов из полипропилена.
Пока экономически невыгодно заниматься рециклом смесей различных пластиков из бытовых отходов. Когда это станет возможным, было бы неплохо вернуться к нынешним пластиковым отходам, произвести их сортировку и повторно использовать. Этого иногда нельзя будет сделать, если мы будем выбрасывать отслужившие изделия из пластиков на свалки вместе с другими отходами. Так что, может быть. Нам следует сейчас собирать пластиковые отходы отдельно от других, с тем, чтобы будущие поколения имели ресурсы, которые можно было бы использовать. [13, 14].
В этой главе мы рассмотрели некоторые (на самом деле их гораздо больше) экологические вопросы, связанные с удалением и повторным использованием отходов из пластмасс. И в следующей главе мы будем рассматривать, способы проведения уроков в школе по этой теме.
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ НА УРОКЕ ПО ХИМИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
3.1 План урока
Урок 1. Тема урок. Понятие о высокомолекулярных соединениях
Цель урока: Систематизировать и углубить знания учащихся о высокомолекулярных веществах.
Задачи: 1. ввести понятия – мономер, полимер, степень полимеризации, структурное звено, средняя молекулярная масса. 2. Ознакомить с разными структурами полимеров (линейной, разветвлённой и др.). 3. научить доказывать влияние строения полимеров на их свойства. Ученики должны узнать сущность реакций полимеризации и поликонденсации, уметь записывать уравнения химических реакций.
Материалы и оборудование: моделимолекул этилена, пропилена, хлорвинила, стирола; выставка изделий из пластмасс и полимеров.
Тип урока: комбинированный, с элементами беседы и лекции.
1.Организационый момент, т.е. приветствие, проверка присутствующих (1-2 мин.).
I. Опрос домашнего задания и подготовка к восприятию нового материала (10-12 мин.).
Фронтальная беседа.
Вопросы:
Какие углеводороды вы знаете?
Ответ: В органической химии различают предельные углеводороды (алканы), непредельные (алкены, алкадиены и алкины) и ароматические углеводороды.
2.Какие углеводороды называются непредельными и как их подразделяют? Напишите общие формулы непредельных углеводородов?
Ответ. Непредельными называются углеводороды, молекулы которых содержат кратные (двойные или тройные) связи. Общая формула углеводородов, содержащих одну двойную связь (алкенов) – CnH2n. Общая формула углеводородов с двумя двойными связями (диенов) - CnH2n-2. Такую же формулу имеют УВ с одной тройной связью (алкины).
3. Какие из углеводородов способны вступать в реакцию полимеризации?
Ответ: В реакции полимеризации способны вступать алкены, диеновые углеводороды, алкины. Из ароматических углеводородов стирол участвует в реакциях полимеризации.
4. Почему именно из этих углеводородов можно получить полимеры?
Ответ: Непредельные углеводороды вступают в реакцию полимеризации из-за наличия у них в молекулах кратных связей, которые разрываются вследствие соединения молекул друг с другом.
Участие стирола
в реакции полимеризации объясняется тем, что в боковой цепи его молекул содержится непредельный радикал винил.II. Изучение нового материала (20-25 мин.).