返回课程计划索引打印机友好版
年级:9-12作者:Carin A. Helfer博士来源:Teegarden, D.(2004)。界面阶梯生长聚合:尼龙的合成。聚合物化学:介绍一门不可或缺的科学(页228-230)。阿灵顿:NSTA出版社。
在这节课中,学生将把两种单体合成尼龙6,6,这是一种聚合物。
通过这节课,学生应该知道什么?
通过这节课,学生应该能做些什么?
*本课需要有潜在危险的材料。在尝试本课程之前,请仔细阅读反应物和产品的材料安全数据表。
订婚
在尝试本教案之前,必须先接受化学训练。这个实验有潜在的危险,可能会导致受伤。这一课必须自担风险。在尝试本课程之前,请仔细阅读反应物和产品的材料安全数据表。
在尝试本课之前,学生应该对聚合物有一个基本的了解。介绍聚合物概念的多媒体演示可以在AGPA网站上找到:http://www.agpa.uakron.edu/p16/what-are-polymers.php
作为对聚合的介绍和吸引学生,请播放下面的视频,一个高分子科学研究生在实验室里进行聚合。
在看到聚合后,告诉学生他们将自己进行聚合,或者在教室里观看聚合的演示。
评估:通过对聚合物的讨论,确定学生在开始探索之前对聚合物材料有一个基本的了解。
探索
这节课可以作为全班演示,也可以以小组形式进行。下面的程序适用于小组。根据教室演示的需要进行放大。操作化学药品时,应佩戴耐化学手套、护目镜和实验室围裙。
将5ml的六亚二胺/氢氧化钠溶液倒入一个小玻璃烧杯中。小心地向烧杯中加入5ml二聚氯/己烷溶液,尽量不将两层混合。这可以通过稍微倾斜烧杯并将溶液倒在烧杯的一侧来完成。
在界面处,反应的产物之一是尼龙。用镊子将尼龙从界面中拔出,并将聚合物缠绕在搅拌棒周围。继续将聚合物缠绕在搅拌棒上。当所有的尼龙(或足够的数量)已经收集,把聚合物放入大玻璃容器的水清洗。将聚合物放在水中过夜,取出,然后让聚合物干燥。当尼龙无异味时,不戴手套操作是安全的。
将剩余的试剂搅拌在一起,使其充分反应。将任何未反应的液体转移到危险废物容器中妥善处理。经过清洗和干燥的固体尼龙可以扔进垃圾桶。
评估:监督学生的实验工作,确保遵守安全的实验程序。
解释
聚合物是由称为单体的小分子结合而成的大分子。在本实验中,两个单体的界面处发生了阶梯生长聚合。每个单体都溶解在溶剂中。然而,这两种单体都不溶于另一种单体的溶剂中。
发生的反应如下:
要求学生描述生产出来的尼龙的性能。可以讨论的其他一些问题如下:
考核:监督学生对尼龙聚合的理解。
细化
天然(存在于自然界)和合成(人造)聚合物的数量非常大。让学生识别感兴趣的聚合物并研究该材料。教师可以决定学生是否应该写一份报告,创建一个演示文稿,或两者兼而有之,为学生选择的聚合物。
评估:为报告和/或演示创建一个评分标准。
在尝试让学生进行这种反应之前,讲师必须接受过化学和化学实验室的培训。
学生需要具备基本的化学知识和基本的聚合物知识。
门店的标准:
共同核心标准:
国家标准:
bet365官网的标准:
根据W. H. Carothers的说法,阶梯生长聚合最初被称为缩合聚合。在缩聚反应中,一个小分子在反应过程中丢失。在本实验的聚合中,HCl是除聚合物(尼龙)外形成的小分子。P. J. Flory修改了原属植物的分类,强调了聚合机理。另一种聚合称为加成聚合。在加成聚合中,小分子的损失不会在反应过程中发生。
由南密西西比大学高分子科学系创建的Macrogalleria网站有更多关于尼龙的详细信息:http://pslc.ws/macrogcss/nylon.html
比尔迈耶,Jr. F. W.(1984)。高分子科学教科书(第25-26页)。纽约:约翰威利父子公司。
六亚二胺/氢氧化钠溶液是有毒的,如果摄入,是腐蚀性的。
二聚氯/己烷溶液为易燃液体,吞食或吸入有毒。
在通风柜或通风良好的房间里工作,避免吸入任何蒸汽。
佩戴防化学围裙、防化学手套和防化学护目镜,避免与皮肤接触。
在彻底清洗尼龙材料之前,请勿在未戴防化学手套的情况下操作尼龙材料。
聚合物被认为是一种现代材料,因为人造聚合物直到19世纪中期才出现。今天,世界各地的许多科学家/工程师正在努力创造新的聚合物,以满足更好的物理性能的特定需求。通过化学、结构和加工,可以产生各种各样的最终性能。
评估在学习周期的每个步骤中完成。
分组建议:如果本课不是示范,可以3-4人一组进行。
节奏/建议时间:参与、探索和解释步骤需要两个40分钟的课时。精化阶段将占用额外的课程时间,时间取决于精化阶段。
没有一个