Урок "Волокна", 11-й класс

Цели урока:

• познакомиться с классификацией волокон;
• рассмотреть преимущества и недостатки природных и химических волокон с точки зрения их свойств и экономических затрат на производство;
• изучить химизм получения некоторых волокон и способы их распознавания;
• познакомиться с новыми технологиями получения волокон;
• рассмотреть экологические аспекты утилизации и переработки волокон.

•  персональный компьютер, медиапроектор, интерактивная доска, диск с презентацией “Волокна” (приложение 2) (при разработке презентации использовались материалы из Интернета);
• пробирки в штативе на каждом столе, образцы волокон хлопка, шерсти и капрона, 10 % раствор гидроксида натрия и конц. азотная кислота;
• спиртовки и тигельные щипцы;
• рабочие карты для работы на уроке;
• коллекция “Волокна” (учебная) и образцы волокон, предоставленные для демонстрации и эксперимента кафедрой текстильных материалов и нанотехнологий МГТУ им. Косыгина;
• карточки с домашним заданием.

Тип и вид урока – урок-беседа с элементами коррекции знаний, умений и навыков.

Методы и методические приемы: демонстрационный, словесный (беседа по вопросам, рассказ), наглядный, исследовательская работа.

Девиз урока: “Если ты будешь любознательным, то будешь многознающим” (Сократ).

Ход урока

I. Организационный этап. Слайд №1

Объявляется тема урока, и показываются слайды презентации, выполненной в Power Point, обосновывается актуальность данной темы и её связь с жизнью.

(Слова учителя)

Все мы знаем, как приятно в жаркий летний день надеть футболку из хлопка, рубашку изо льна, а зимой тёплые шерстяные носочки. Шерсть, хлопок и лён – это натуральные волокна. Их нам дала сама природа. У них много преимуществ, но есть и недостатки. Для одежды и постельного белья незаменимы, но человеку в быту и промышленности понадобились ткани непромокаемые, несминаемые, очень прочные. И здесь, конечно, за дело взялась химия. Правда только в 1884 г. французу Илеру де Шардоне удалось получить искусственное волокно из целлюлозы (природного сырья), так называемый и очень известный ацетатный шёлк, а уже в XX веке научились получать синтетические волокна из химического сырья, в основном из нефтепродуктов. В нынешнем XXI веке, когда будущее за генной инженерией и нанотехнологиями (приложение 4), учёные применяют и их для получения всё новых видов волокон и тканей.

Тема сегодняшнего урока очень интересная, актуальная и познавательная. Мы познакомимся с видами волокон, их химическим строением, получением, преимуществами и недостатками, применением, новыми технологиями, сделаем опыты по распознаванию волокон.

Итак, перед вами рабочие карты (приложение 1), которые вы должны заполнить на уроке и продолжить дома, пользуясь материалом учебника и указанными источниками информации в Интернете, дома также выполнить WEB-квест (приложение 3), решить задачу.

II. Актуализация знаний.

Тема не является абсолютно новой для учащихся 11-го класса, так как природные полимеры-белки и целлюлоза изучались в курсе органической химии. И теперь им предстоит использовать свои знания по образованию водородных связей и качественную (ксантопротеиновую) реакцию на белки, а также вспомнить следующие понятия: “мономер”, “полимер”, “структурное звено”, реакции полимеризации и поликонденсации из курса органической химии. Для нашей гимназии этот урок имеет профориентационную направленность, так как с 2004 г мы являемся базовой школой Московского государственного текстильного университета им. Косыгина и на факультете химической технологии и экологии обучается на разных курсах около двух десятков наших выпускников.

III. Изучение нового материала.

С учащимися обсуждается классификация волокон, виды, преимущества и недостатки натуральных волокон, демонстрируется видеофрагмент “Шелководство”, слайд №2,3,4 , химический состав. Затем рассматривается образование водородной связи с молекулами воды на примере структурного звена целлюлозы (гигроскопичность хлопка). Учащийся показывает схему с помощью слайда №5 и интерактивной доски. Учитель на примере уравнения получения ацетилцеллюлозы (записано на доске) рассказывает о химически модифицированных волокнах и использовании ацетатного шёлка, его преимуществах и недостатках, решается вопрос о гигроскопичности, происходит знакомство с производством искусственного шёлка. Слайд № 6,7,8,9.

Затем рассматривается химизм получения синтетического волокна на примере получения волокна капрон.

С помощью слайдов 10,11 рассказывается об использовании волокна капрон, а также преимуществах и недостатках синтетических волокон. Слайд 12 посвящён волокну, получаемому с помощью нанотехнологий - карбону. Демонстрируются образцы волокон, полученных тоже с помощью нанотехнологий учёными кафедры полимеров МГТУ им. Косыгина.

Учащимся предлагается рассмотреть коллекции “Волокна”, вспомнить правила техники безопасности при работе с конц. азотной кислотой, просмотреть видеофрагмент “Ксантопротеиновая реакция на белки” и провести опыты по распознаванию хлопка, шерсти и капрона, используя инструкционные карты.

(Приложение 5).

(Слова учителя)

Даже закоренелые скептики не станут отрицать, что синтетические волокна по прочности, стойкости к воде, погоде, свету, бактериям и насекомым, эластичности и способности защищать от холода часто превосходят волокна природного происхождения. Химики во многих странах непрерывно трудятся над созданием новых волокон. Не отстают от них и технологи. Изменяя состав сырья и технологию его переработки, они улучшают качество тканей и придают им ряд особых свойств, например, делают их водоотталкивающими или не теряющими форму. В результате на международном рынке непрерывно появляются новые марки тканей. Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 10 %, то для искусственного вискозного шелка они составят 60 %, для шерсти 450%, а для натурального шелка ещё больше - 25 000%! Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 50 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити (слайд13).

Но любое химическое производство влияет на окружающую среду. Промышленность полимеров ставит перед экологией многие серьезные проблемы. Экологическая трагедия состоит в том, что в отличие от природных и искусственных полимеров, для которых существуют ферменты способные их разлагать, синтетические полимеры не могут самоуничтожаться. Эволюция еще не успела создать условия для самоуничтожения этих веществ. Синтетические отходы нельзя сжигать, т. к. увеличивается загрязнение воздуха очень ядовитыми веществами. Одним из решений этой проблемы является синтез полимеров, который по “зубам” некоторым микроорганизмам, существующим на земле. Безусловно, важны разработка и внедрение безотходных технологий, совершенствование очистных сооружений и закрытие устаревших производств.

IV. Домашнее задание.

Выполнить задания, указанные в рабочей карте урока (приложение 1), выполнить web - квест и решить задачу (приложение 3).