Разработка школьного элективного курса "Полимеры вокруг нас"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПООБРАЗОВАНИЮ РФ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Г.БЕЛИНСКОГО
Факультет                                     Кафедра
естественно-географический        химиии биохимииДИПЛОМНАЯ РАБОТА
РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГОКУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС»
Студент_________________________________________Шаркова О. А.
 подпись
Руководитель__________________________ к.х.н. доц. Кузнецова А. В.
 подпись
Кзащите допустить. Протокол № ___ от «___»_______________2006 г.
Зав.кафедрой ___________________________ д.б.н. проф. Генгин М. Т.
                                       подпись
Пенза 2006

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ                                                                                                      3
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ «РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГОЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС»»      4
I. 1. Возможные формы организациипрофильного обучения                     6
I. 2. Классификация элективных курсов                                                      12
I. 3. Психолого-педагогическиетребования к разработке элективных курсов                                                                                                                    15
I. 4. Анализ школьных учебно-методическихкомплектов по теме «Полимеры»                                                                                            18
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГНАС»                                                                 22
II. 1. Программа курса профильнойориентации для учащихся 9 класса в рамках предпрофильной подготовки по курсу«Полимеры вокруг нас»               22
II. 2. Тематическое планированиеучебного материала курса «Полимеры вокруг нас»                                                                                                             25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ                                                                               61
ЛИТЕРАТУРА                                                                                              62
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Тема нашей дипломнойработы ««Разработка школьного элективного курса «Полимеры вокруг нас»». Даннаятема заинтересовала тем, что на сегодняшний день осуществляется первый этапмодернизации образования. В условиях обновления содержания образования основнаяшкола переходит к профильному обучению. Создание элективных курсов являетсяважнейшей частью обеспечения профильного обучения. Именно в этом и заключаетсяактуальность нашего дипломного проектирования. Нашей задачей является созданиеэлективного курса «Полимеры вокруг нас», соответствующего всем требованиям,предъявляемым к элективным курсам. Мы провели анализ школьных учебно-методическихкомплектов под редакцией разных авторов по теме «Полимеры» с учетомраспределения учебных часов, предусмотренных программами авторов анализируемыхучебно-методических комплектов и пришли к выводу о том, что большинствомавторов на изучение данной темы отводится максимум 5 часов.
В нашей дипломной работемы предлагаем программу элективного курса, тематическое планирование по данномукурсу, школьную лекцию на тему «Волокна», конференцию на тему «Получение иприменение наиболее важных синтетических и природных полимеров», практическиеработы, а также план проведенной нами экскурсии на фабрику игрушек.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ«РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС»
Сегодня в качествеосновной задачи образования рассматривается улучшение качества образования.Предполагается, что такая модернизация сохранит общепризнаннуюфундаментальность советского образования и будет ориентирована не только наусвоение каждым обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие еголичности, познавательных и созидательных способностей. Планируется, что этотпроцесс будет осуществляться в период до 2010 года.
В настоящее времяосуществляется первый этап модернизации российского образования. На этом этапезавершается разработка федерального компонента государственного образовательногостандарта общего образования [12].
В условиях обновлениясодержания образования, увеличения числа различных видов общеобразовательныхучреждений, мощных инновационных процессов в системе общего образования ведетсяработа по созданию научно – методических условий для организации предпрофильнойподготовки в школе и введение профильного обучения на старшей ступени общегообразования [13].
В соответствии сфедеральной программой развития образования во всех регионах страны, начиная с2006 – 2007 учебного года, начинается введение профильного обучения на старшейступени общеобразовательной школы. Под профильным обучением понимается системаспециализированной подготовки старшеклассников, ориентированная наиндивидуализацию обучения и социализацию обучающихся.
Профильное обучениеначало складываться примерно с начала 90 – х годов, когда на смену единомутиповому учебному плану пришел базисный план и каждой школе пришлосьдостраивать систему обучения, прежде всего на старшей ступени. Введениепрофильного обучения строилось на принципах добровольности, когда школыпринимали соответствующее решение по мере их внутренней готовности. Спецификанастоящего этапа состоит в масштабах перехода к профильному обучению и сейчаскаждой школе предлагается ориентировочно к 2008 – 2010 годам ввести системупрофильного обучения на старшей ступени [8].
Переход к профильномуобучению преследует следующие основные цели:
— обеспечить углубленноеизучение отдельных предметов программы полного общего образования;
— создать условия длясущественной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими игибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательныхпрограмм;
— способствоватьустановлению равного доступа к полноценному образованию разным категориямобучающихся в соответствии с их способностями, индивидуальными склонностями ипотребностями;
— расширить возможностисоциализации учащихся, обеспечить преемственность между общим ипрофессиональным образованием, более эффективно подготовить выпускников школы косвоению программ высшего профессионального образования;[15]
В 2002 году принятаконцепция профильного обучения на старшей ступени общего образования. Даннаяконцепция предусматривает ввести 5 профилей обучения на старшей ступени общегообразования: естественно – математический (профильные предметы – математика,физика, химии, география, биология); социально – экономический (история,экономика, право, экономическая и социальная география, социология);гуманитарный (русский язык и литература, иностранный язык, история,обществознание, искусство); технологический (специализация – информационныетехнологии, агротехника, индустриальные технологии, технология сферыобслуживания, медицина, педагогика и т. п.); универсальный (общеобразовательныйдля непрофильных классов и школ). В федеральном базисном учебном планепредлагается вариант введения 10 профилей. Это физико – математический,естественно – научный, информационно – технологический, гуманитарный,филологический, социально – экономический, оборонно – технический,художественный, агро – технологический, индустриально – технологический [6].
Профильное обучениепризвано обеспечить дифференциацию и индивидуализацию образования.Предполагается модернизировать структуру, содержание и организацию образовательногопроцесса таким образом, чтобы более полно учитывались интересы, склонности испособности учащегося, создавались условия для обучения старшеклассников всоответствии с их интересами и профессиональными намерениями в дальнейшем [5].
I. 1. Возможные формы организациипрофильного обучения
Предлагаемая концепцияпрофильного обучения исходит из многообразия форм его реализации. Можновыделить несколько вариантов (моделей) организации профильного обучения.
1. Модельвнутришкольной профилизации. Общеобразовательное учреждение может бытьоднопрофильным (реализовывать только один избранный профиль) и многопрофильным(организовать несколько профилей обучения).
2. Модель сетевойорганизации. В подобной модели профильное обучение учащихся конкретной школыосуществляется за счет целенаправленного и организованного привлеченияобразовательных ресурсов иных образовательных учреждений. Оно может строиться вдвух основных вариантах: Первый вариант связан с объединением несколькихобразовательных учреждений вокруг наиболее сильного образовательногоучреждения, обладающего достаточным материальным и кадровым потенциалом,которое выполняет роль «ресурсного центра». В этом случае каждоеобразовательной учреждение данной группы обеспечивает преподавание в полномобъеме базовых общеобразовательных предметов и ту часть профильного обучения(профильные предметы и элективные курсы), которое оно способно реализовать врамках своих возможностей. Остальную профильную подготовку берет на себя«ресурсный центр». Второй вариант основан на кооперации общеобразовательногоучреждения с учреждениями дополнительного, высшего, среднего и начальногопрофессионального образования и привлечении дополнительных образовательныхресурсов. В этом случае учащемуся предоставляется право выбора полученияпрофильного образования не только там, где он учится, но и в кооперированных собщеобразовательным учреждением образовательных структурах (дистанционныекурсы, заочные школы, учреждения профессионального образования и др.)[10].
Предложенный подход не исключаетвозможности существования и дальнейшего развития универсальных (непрофильных)школ и классов, не ориентированных на профильное обучение, и различного родаспециализированных общеобразовательных учреждений (хореографические,музыкальные, художественные, спортивные школы, школы – интернаты при крупныхВУЗах и др.) [15].
В концепции профильногообучения на старшей ступени общего образования отмечается, что реализация идеипрофилизации обучения на старшей ступени ставит выпускника основной ступени переднеобходимостью совершения выбора – предварительного самоопределения в отношениипрофилирующего направления собственной деятельности.
Важность подготовки кответственному выбору профиля обучения в старшей школе, которое предполагаетбольшую вариативность и дифференциацию обучения на старшей ступени, определяетсерьёзной значение предпрофильной подготовки в основной школе [5].
Предпрофильная подготовка– это система педагогической, психолого – педагогической, информационной иорганизационной деятельности, содействующая самоопределению учащихся старшихклассов основной школы относительно избираемых ими профилирующих направленийбудущего обучения и широкой сферы последующей профессиональной деятельности (втом числе в отношении выбора профиля и конкретного места обучения на старшейстепени школы или иных путей продолжения образования).
Курсы по выбору в рамкахпредпрофильной подготовки подразделяются на два основных вида: предметные имежпредметные (ориентационные). Необходимую направленность и перечень курсовшкола определяет исходя из задач, которые решаются в рамках их реализации. Этикурсы рекомендуется организовывать в виде учебных модулей и делать ихотносительно краткосрочными (месяц, четверть).
Предметные курсы повыбору являются пропедевтическими по отношению к профильным курсам, онипризваны помочь выпускнику основной школы сделать осознанный выбор профиляобучения.
Программы предметныхкурсов предполагают углубление отдельных тем базовых общеобразовательныхпрограмм, а также их расширение, то есть изучение тем, выходящих за их рамки.Аналогом таких курсов могут быть традиционные факультативы, которые дополняютбазовую программу, не нарушая ее целостности. Программы факультативов могутбыть модифицированы.
В процессе реализациипредметных курсов по выбору решаются следующие задачи:
— реализация ученикоминтереса к выбранному предмету;
— уточнение готовности испособности осваивать предмет на повышенном уровне;
— создание условий дляподготовки у экзаменам по выбору, то есть наиболее вероятным предметам будущегопрофилирования.
Школы могут использоватьсобственный творческий опыт для разработки программ курсов предметно –ориентированной направленности.
Межпредметные(ориентационные) курсы предполагают выход за рамки традиционных учебныхпредметов. Они знакомят школьников с комплексными проблемами и задачами,требующими синтеза знаний по ряду предметов, и способами разработки проблем вразличных профессиональных сферах.
Задачами данных курсовявляются:
— создание базы дляориентации учеников в мире современных профессий;
— ознакомление напрактике со спецификой типичных видов деятельности, соответствующих наиболеераспространенным профессиям;
— поддержание мотивацииученика к тому или иному профилю [11].
Информационная работа –это организованное знакомство учащихся IX классов с местными образовательными учреждениями (длявозможного продолжения образования после окончания основной школы), изучениеусловий приема, особенностей организации образовательного процесса,образовательных программ, посещение дней открытых дверей и др.
К предпрофильнойподготовке также относятся мероприятия по профильной ориентации и психолого-педагогическойдиагностике учащихся IXклассов, их анкетирование, консультирование, организация «Пробы сил» и т. п.Целью профильной ориентации является оказание учащимся психолого –педагогической поддержки в проектировании продолжения обучения в профильных инепрофильных классах старшей ступени, учреждениях начального и среднегопрофессионального образования. Профильная ориентация способствует принятиюшкольниками решения о выборе направления дальнейшего обучения и созданиюусловий для повышения готовности подростков к социальному, профессиональному икультурному самоопределению в целом [14].
Целью профильнойориентации в основной и старшей школе можно считать формирование ориентационной(профориентационной) компетентности. Она рассматривается как результат оказанияподростку педагогической, психологической и информационной поддержкинеобходимого уровня ориентированности в ситуации выбора по окончании основнойили старшей школы, как способность к адекватному поведению этой «типичнойситуации». Профориентационная компетентность выражается в готовности школьника:
— испытывать потребностьв выборе, в образовательной и профессиональной самоидентификации, вконструировании версий продолжения образования и профессиональногосамопродвижения;
— ставить икорректировать соответствующие им ближние и дальние цели, использовать внешниеи внутренние ресурсы;
— приобретать опытсоздания личностно – значимых образовательных продуктов;
— противостоять внешнимманипулятивным воздействиям;
— владеть способамидеятельности по обеспечению принятия решения о продолжении образования ипрофессиональном становлении в условиях изменяющегося общества и рынка труда;
— запрашивать необходимуюпомощь специалистов.
В основной школепрофильная ориентация предусматривает оказание учащимся психолого-педагогическойподдержки проектирования версий продолжения обучения в профильных инепрофильных классах (группах) старшей школы, учреждениях профессиональногообразования. Профильная ориентация способствует принятию ими решения о выборенаправления дальнейшего обучения и созданию условий для повышения готовностиподростков к социальному, профессиональному и культурному самоопределению в целом.
Подготовка учащегося кситуациям выбора профиля обучения предусматривает этапы:
— пропедевтический (призавершении обучения в VIIIклассеили в начале IX класса) – выявление образовательногозапроса учащихся;
— основной (в периодобучения в IX классе) – моделирование видовобразовательной деятельности, востребованных в профильной школе, и ситуациипринятия решения в различных образовательных моментах;
— завершающий (приокончании IX класса) – оценка готовностишкольника к принятию решения о выборе профиля обучения в старшей школе.
На пропедевтическом этапепрофильной ориентации осуществляется общее знакомство с различными вариантамипродолжения образования по окончании основной школы. Желательно, чтобызнакомство с возможностями профильного обучения в старшей школе былосогласовано и с информацией о типах и уровнях профессионального образования поокончании IX и XI классов и профессионального становления на послешкольномэтапе.
На основном этапереализуется профильно-ориентационный курс, предусматривающий болеесодержательный диалог со школьниками о возможных путях продолжения образованияпо окончании основной и старшей школы, о путях достижения успеха впослешкольной жизни. Также в ходе изучения курса каждый учащийся при помощипреподавателя или педагога – психолога конкретизирует, какие приоритетныефакторы влияют именно на его индивидуальный выбор по окончании основной школы.
 На заключительном этапепрофильной ориентации предусматривается повторное использование диагностическихматериалов (или их отдельных элементов), которые применялись напропедевтическом этапе, а также рефлексивное осмысление результатов изучениядругих элективных курсов предпрофильной подготовки. Иными словами, опытизучения элективных курсов, выполнения проектных работ, прохождения социальныхпрактик должен выполнять роль не только составления индивидуальной коллекциидостижений, но и инструмента самоидентификации и самопрезентации в различныхвариантах продолжения образования [14].
Профильное обучениепредусматривает возможность для каждого учащегося обучаться по индивидуальномуучебному плану, который строится на основе базисного плана и включает следующиеосновные блоки:
— базовыеобщеобразовательные предметы, являющиеся обязательными для всех учащихся вовсех профилях обучения;
— профильныеобщеобразовательные предметы, включающие предметы повышенного уровня,определяющие направленность каждого конкретного профиля обучения, которыеявляются обязательными для учащихся, выбравших данный профиль (например,физика, химия, биология – профильные предметы в естественно – научном профиле);
— элективные курсы,обязательные курсы по выбору учащихся, определяемые профилем обучения. Ониреализуются за счет времени, отводимого на компонент образовательногоучреждения.
Содержание первых двухблоков учебных предметов определяется федеральным компонентом государственногостандарта общего образования и контролируется ЕГЭ [9].
Элективные курсы играютважную роль в системе профильного обучения на старшей ступени школы. В отличиеот факультативных курсов, существующих в школе в настоящее время, элективныекурсы в рамках профильного обучения обязательны. Количество элективных курсов всоставе профиля должно быть избыточным по сравнению с курсами, которые обязанывыбрать учащиеся. По элективным курсам ЕГЭ не проводится. Примерное соотношениебазовых общеобразовательных, профильных общеобразовательных предметов иэлективных курсов определяется пропорцией 50:30:20.
Итак, создание элективныхкурсов – важнейшая часть обеспечения профильного обучения [6].
I. 2. Классификация элективных курсов
Можно выделить следующиетипы элективных курсов по химии:
1. предметные курсы, целькоторых – углубление и расширение содержания профильного общеобразовательногокурса химии.
1. 1. курсы повышенногоуровня, направленные на углубленное изучение всех разделов предмета «химия» исогласованные с основной программой как тематически, так и по времени.
1. 2. спецкурсы, вкоторых углубленно изучаются отдельные разделы профильного курса химии,входящие в обязательную программу данного предмета (например, «Строение исвойства органических соединении», «Химия полимеров», «Химическая технология»).Выбранная тема изучается более глубоко, чем эта же тема в рамках курсовповышенного уровня.
1. 3. спецкурсы, вкоторых углубленно изучаются отдельные разделы основного курса химии, невходящие в обязательную программу («Квантовая химия», «Химия плазмы», «Ядернаяреакция», «Комплексные соединении»).
1. 4. прикладныеэлективные курсы, цель которых – ознакомление учащихся с важнейшими и методамиприменения знаний на практике, развитие интереса учащихся к современной техникеи производству («Химия в сельском хозяйстве», «Химия в быту», «Химия в решениипроблем окружающей среды»).
1. 5. элективные курсы, вкоторых изучаются химические методы познания природы («Методика и техникахимического эксперимента», «Квантово – химическое моделирование», «Как делаютсяоткрытия», «Математические методы и модели в химии»).
1. 6. элективные курсы,посвященные истории химии («Современные проблемы химии», «История органическойхимии», «Нобелевские премии по химии»).
1. 7. элективные курсы,содержанием которых является составление и решение задач по химии («Решениеолимпиадных задач по химии», «Экспериментальные задачи по химии», «Задачи похимии с практическим содержанием по химии»).
2. Межпредметныеэлективные курсы, обеспечивающие интеграцию знаний учащихся о природе иобществе («Алхимия как феномен культуры», «Устойчивое развитие и химия»,«Экологическая химия», «Химия и здоровье», «Экономика химической промышленности»,«Естественно – научная картина мира»).
3. Элективные курсы попредметам, не входящим в базисный учебный план, но поддерживающие их изучение,социализацию, профессиональное самоопределение учащихся (например, «Мирпрофессий», «Эффективное поведение в конфликте», «Информационная культура исетевой этикет») [5].
Элективные курсы должныпомочь в решении двух важнейших задач. Первая из них – создание условия длятого, чтобы ученик утвердился в сделанном им выборе направления дальнейшегообучения, связанного с определенным видом профессиональной деятельности, илиотказался от него.
Выбор пятнадцатилетнимчеловеком жизненного пути и связанный с этим выбор профиля учения очень частоявляется не окончательным. Чаще всего в этом возрасте школьник точно знает то,что ему не нравится, чем он почти наверняка заниматься не будет. Ответить же наэтот вопрос относительно того, чем, собственно, он хочет заниматься в жизни, онне может – он прости никогда не пробовал (не имел возможности) серьезнозаняться гуманитарными науками или, например, лингвистикой. Одним словом, небыло у ученика в учебном плане места для проб и ошибок. Этим местом могут идолжны стать элективные курсы определенного вида. Этот вид элективных курсовназывается «пробные».
Аналогом пробных элективныхкурсов можно считать ту часть прежних факультативов, программы которых былиориентированы на знакомство с видами деятельности, характерными для человека,работающего в той или иной образовательной области. Разница состоит лишь в том,что факультативы изучались не всеми и после уроков, а элективные курсы для всехи являются составной частью индивидуального плана ученика.
Вторая задача – помочьстаршекласснику, совершившему первоначальный выбор образовательной области дляболее тщательного изучения, увидеть многообразие видов деятельности, связанныхс ней.
Предположим, ученикутвердился во мнении, что он должен осваивать программу филологического класса.Но кем он будет – журналистом, литературным критиком или корректором, он покане решил. Для подобного решения у него нет пока оснований, реального опыта длярефлексии. В решении этой проблемы также могут помочь элективные курсыопределенного вида. Элективные курсы данного вида называются «ориентационными» [15].
I. 3. Психолого-педагогическиетребования к разработке элективных курсов
Требования к учебнымизданиям для профильного обучения направлены на реализацию личностноориентированного подхода к обучению и воспитанию, на создание условий длясамообразования и творческой работы учащихся. Сформулируем основные требования,которыми следует руководствоваться при разработке элективных курсов.
В основу разработки курсадолжны быть положены принципы, соответствующие логике отбора и реализациисодержания личностно ориентированного образования. Это:
1. систематизация,выделение «базового ядра» информации из той или иной области профессиональнойдеятельности, содержание которой подлежит дидактической трансформации;
2. целеполагание,создание целевого проекта;
3. трансформациясодержания профессиональной деятельности в дидактические объекты;
4. проектированиетехнологии изучения курса;
5. инструментализация,оформление отобранного содержания и технологии его освоения в виде программ,учебных и методических изданий.
Место курса вобразовательном процессе
При разработке содержанияи учебно-методической системы элективного курса необходимо четко обозначитьместо курса в соотнесении с общеобразовательными и базовыми профильнымипредметами. Важно показать, какие Межпредметные связи реализуются при изученииэлективного курса, какие общеучебные, профильные и специальные (химические)умения и навыки при этом развиваются, каким образом создаются условия дляактивизации познавательного интереса учащихся, профессиональногосамоопределения.
Цели и задачи изучениякурса желательно формулировать в терминах, понятных и учителю, и учащимся. Вцелях указывается, для чего изучается курс, какие образовательные потребностиот удовлетворяет. В соответствии с целями ставятся задачи изучения курса: чтонеобходимо для достижения целей, над чем конкретно предстоит работать и учителюи учащимся при изучении курса.
Отбор содержанияэлективного курса должен осуществляться на основе как морфологического, так ифункционального анализа. В ходе морфологического анализа выясняется взаимосвязьпредметного содержания элективного курса и содержания базовых и профильныхкурсов с культуроведческой, компетентностной, научной и профессиональной точекзрения. Функциональный анализ определяет функции учебного содержания: описаниеизучаемых объектов, процессов и явлений, их качественное объяснение; осмысление,как на теоретическом, так и на уровне практического преобразованиядействительности.
Таким образом, при отборесодержания решаются следующие вопросы: какие факты, понятия, представления,идеи, принципы и ценности должны предлагаться для раскрытия и усвоения учебногопредмета; какие умения и навыки, методы и виды деятельности, а также опыт ихосвоения будут сформированы; для каких химических профессий (прикладныхобластей химии) полезны формируемые умения и навыки; какие разделы и из какихшкольных курсов должны быть освоены (как учащимися, так и учителем)предварительно, перед началом изучения элективного курса; в виде какихматериалов реализуется содержание курса (учебное пособие, рабочая тетрадь дляучащихся, методическое пособие для учителя, хрестоматия, электронные имультимедийные пособия, Интернет – ресурсы и т. п.).
Методы и формы обучениядолжны определяться требованиями профилизации обучения, учета индивидуальныхособенностей учащихся, развития и саморазвития личности. Ведущее место впрофильном обучении следует отвести методам проблемного, практического иисследовательского характера, стимулирующим познавательную активность учащихся.Это дискуссии, эксперименты, учебные проекты, работа в творческих мастерских.Значительной должна быть доля самостоятельной работы с различными источникамиучебной информации.
При определении форморганизации учебных занятий следует исходить прежде всего из специфическихцелей курса. Поскольку, в принципе, не исключается изучение элективного курсадаже одним учащимся, необходимо предусмотреть варианты изучения как вколлективных, так и в индивидуально – групповых формах. Важно предусмотретьиспользование таких методов и форм обучения, которые давали бы представлениеучащимся об условиях и процессах будущей профессиональной деятельности всоответствии с выбранным профилем обучения, т. е. в какой – то степенимоделировать эти процессы.
Тематический планвключает в себя основное содержание всех разделов и тем курса с распределениемучебного времени. Отдельно выделяются практические и лабораторные работы,экскурсии, работа над учебными проектами и др.
Подбираютсядополнительные обучающие материалы: литература для учителя и для учащихся(основная и дополнительная), электронные издания (компакт – диски, обучающиекомпьютерные программы), Интернет – ресурсы.
Важным элементомметодического обеспечения элективного курса является определение ожидаемыхрезультатов изучения курса, а также способов их диагностики и оценки. Ожидаемыйрезультат изучения курса – это ответ на вопрос: какие знания, умения, опыт,необходимые для построения индивидуальной образовательной траектории в школе ипоследующей профессиональной деятельности, будут получены, какие видыдеятельности будут освоены и какие ценности будут предложены для усвоения?Результаты должны быть значимы в первую очередь для самих учащихся, чтонеобходимо для обеспечения привлекательности курса на этапе первоначальногознакомства с ним и его выбора школьниками.
Не менее важно продуматьсистему контроля уровня достижений учащихся и критерии оценки. Необходиморазработать формы промежуточного контроля и итоговой зачетной работы по курсу[5].
I. 4. Анализ школьных учебно-методическихкомплектов по теме «Полимеры»
Тема «Полимеры» вучебниках Р. Г. Ивановой, Л. С. Гузея, О. С. Габриеляна рассматривается в 11классе. Однако в учебнике О. С. Габриеляна этот материал представлен также в 9классе и в 10 классе. Сразу следует отметить, что учебники Л. С. Гузея и О. С.Габриеляна многоуровневые и рассчитаны как базового уровня, так и для школестественно – научного профиля.
В учебнике Р. Г. Ивановой(11 класс) [7] знакомство с основными понятиями темы «Полимеры» начинается с §45 «Общие понятия о синтетических полимерах». Далее материал излагается следующимобразом:
§ 46. «Синтез полимеров»
§ 47. «Пластмассы»
§ 48. «Синтетическиеволокна»
§ 49. «Синтетическиекаучуки»
По этому разделупредлагаются лабораторные опыты:
Опыт 10. «Изучениесвойств полиэтилена»
Опыт 11. «Изучениесвойств поливинилхлорида»
Опыт 12. «Изучениенекоторых свойств капрона и лавсана»
Таким образом, наизучение данного материала в учебнике Р. Г. Ивановой отводится 17 страниц ипредлагаются 3 лабораторные работы. Исходя из программы курса химии для 8 – 11классов основной и средней (полной) общеобразовательной школы авторов Р. Г.Ивановой и др.следует, что на изучение темы «Полимеры» отводится 5 часов, сучетом того, что обучение химии в 11 классе по учебнику Р. Г. Ивановойрассчитано по 2 часа в неделю (всего 68 часов).
Учебник 11 класса Л. С.Гузей и др. [4] посвящен химии органических соединений. Тема «Полимеры»представлена в этой книге главой 42 «Высокомолекулярные вещества». Изучениеданного материала построено следующим образом:
§ 42. 1. ВМС
§ 42. 2. Строение ВМС
§ 42. 3. Физическиесвойства ВМС
Практические занятия,предложенные по этому разделу:
Практическое занятие № 9.«Исследование свойств пластмасс»
Практическое занятие №10. Исследование свойств синтетических волокон в сравнении с натуральными иискусственными»
Практическое занятие №11. Распознавание пластмасс и волокон
Лабораторные опыты:
Опыт № 10. Ознакомление сприродными и химическими волокнами
Опыт № 11: Изучениесвойств термопластичных полимеров
В этом учебнике такжеприродные полимеры как крахмал, гликоген и клетчатка (целлюлоза), а такжебиополимеры рассмотрены главой ранее, т. е. в главе 41 «Гетероциклическиесоединения». По этому разделу предлагается один лабораторный опыт:
Опыт № 9 «Взаимодействиекрахмала с йодом, гидролиз крахмала».
На изучение данной темы вучебнике Л. С. Гузея для главы 41 отводится 12 страниц, а для главы 42 – 13страниц; также предложены три лабораторных опыта и три практических работы.
Поскольку учебник Л. С.Гузея является двухуровневым, то и программа курса химии для 8 – 11 классовобщеобразовательных учреждений предусматривает различное количество часов наизучение этих тем:
А. На тему«Гетероциклические соединения» отводится 6/8 часов;
Б. На тему«Высокомолекулярные вещества» 4/5 часов, с учетом того, что обучение в 11классе по этому учебнику рассчитано на:
1. 2 часа в неделю (всего70 часов) – базовый уровень;
2. 3 часа в неделю (всего103 часа) – для углубленного изучения;
В учебниках О. С.Габриеляна [1] изучение темы «Полимеры» начинает освещаться в 9 классе в главе«Органические вещества» с §40 «Аминокислоты и белки». Далее в §41 «Углеводы»говорится о природных полимерах, крахмале и целлюлозе, и заканчивается изучениеданной темы §42 «Полимеры».
Практические работы:
Практическая работа № 12«Распознавание пластмасс»
Практическая работа № 13«Распознавание волокон»
Итак, в учебнике О. С.Габриеляна на тему «Полимеры» отводится 15 страниц и предлагается двепрактические работы.
Программой курса химиидля 9 класса автора О. С. Габриеляна на изучение главы «Органические вещества»,в которую входит рассматриваемая нами тема «Полимеры», отводится 15 часов.Обучение рассчитано на 2 часа в неделю (всего 68 часов).
В учебнике 10 класса О.С. Габриеляна [2] тема «Полимеры» представлена главой третьей «Искусственные исинтетические органические вещества». Изучение построено следующим образом:
§21 «Искусственныеполимеры»
§22 «Синтетическиеорганические вещества»
Практическая работа № 2«Распознавание пластмасс и волокон»
Весь учебный материализлагается на 12 страницах и закрепляется одной практической работой.
Программой курса химиидля 10 класса автора О. С. Габриеляна на тему «Искусственные и синтетическиеорганические вещества» отводится 4 часа. Обучение рассчитано на 2 часа в неделю(всего 68 часов).
В учебнике 11 класса О.С. Габриеляна [3] тема «Полимеры» представлена в главе «Строение вещества». §10«Полимеры». По этому материалу предлагается практическая работа.
На изучение данной темыотводится 13 страниц и одна практическая работа.
Программой курса химии 11класса авторов О.С. Габриеляна и других на изучение темы «Строение вещества», вкоторую входит и изучение полимеров отводится 11 часов. Обучение рассчитано на2 часа в неделю (всего 68 часов).
Заканчивая, хотелось быотметить, что распределение учебных часов на изучение темы «Полимеры» впрограммах разных авторов максимум 5 часов от общего времени. Некоторыепрактические и лабораторные работы очень похожи в разных учебниках, а порой иодинаковы, например у автора Л.С. Гузеля (11 класс) и О.С. Габриеляна (9, 10класс). Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработка элективногокурса по данной теме является актуальной.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГОКУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС»
 
II. 1. Программа курса профильнойориентации для учащихся 9 класса в рамках предпрофильной подготовки по курсу«Полимеры вокруг нас»
 
Пояснительнаязаписка
Программа элективногокурса «Полимеры вокруг нас» предназначена для предпрофильной подготовкиучащихся 9 класса с ориентацией на химико – биологический профиль.
Объективная основа формированияфундаментального образовательного курса «Полимеры вокруг нас» заключается втом, что полимерное состояние – особая форма существования веществ, которая восновных физических и химических проявлениях качественно отличается отнизкомолекулярных веществ. Поэтому главное внимание в курсе уделяетсярассмотрению основных свойств высокомолекулярных соединений отличных от свойствнизкомолекулярных веществ. С одной стороны, большие размеры и цепное строениемакромолекул обуславливают появление ряда важных специфических свойств, которыеопределяют практическую ценность полимеров как материалов, а также ихбиологическое значение. С другой стороны, химические превращения и синтезполимеров осуществляется в результате ряда обычных химических реакций, хорошоизвестных из органической химии низкомолекулярных соединений. Однако участие вэтих реакциях макромолекул, макрорадикалов, макроионов вносит качественно новыеаспекты в рассмотрение обычных химических реакций.
Данный образовательныйкурс расширяет и углубляет базовый компонент химического образования,обеспечивает интеграцию информации химического и биологического характера. Онпозволит полнее учесть интересы и профессиональные намерения старшеклассников,и, следовательно, сделать обучение более интересным для учащихся, получитьболее высокие результаты.
Основныецели элективного курса:
1. Знакомствоучащихся с основами науки о полимерах и ее важнейшими практическимиприложениями.
2. Оказание помощи ввыборе профиля дальнейшего образования.
Задачикурса
1. дать представлениео полимерах, их строении, свойствах и применении;
2. развиватьспециальные умения и навыки обращения с веществами, учить выполнять несложныеисследования, соблюдая правила её безопасности;
3. предоставитьучащимся возможность реализовать интерес к химии и применить знания овысокомолекулярных веществах в повседневной жизни;
4. развиватьобщеучебные умения учащихся: умения работать с научно – популярной и справочнойлитературой, сравнивать, выделять главное, обобщать, систематизировать материал,делать выводы;
5. расширитькругозор учащихся;
Элективный курс рассчитанна 16 часов. Программой предусмотрено изучение теоретических вопросов,проведение практических работ, экскурсии.
Содержаниекурса
Введение (1 ч.)
Общие понятия онизкомолекулярных и высокомолекулярных соединениях (ВМС). Уникальные свойстваполимеров. Природные и синтетические полимеры.
Тема 1. Строениеполимеров (1 ч.)
Основные понятия:мономер, структурное звено, степень полимеризации, молекулярная масса.Классификация полимеров.
Тема 2. Синтез полимеров(2 ч.)
Реакция полимеризации.Радикальная полимеризация. Инициаторы. Механизм радикальной полимеризации.Ингибиторы и регуляторы радикальной полимеризации. Ионная полимеризация.Получение и свойства ПЭНД и ПЭВД. Реакция поликонденсации.
Тема 3. Физическиесвойства полимеров (2 ч.)
Кристаллические иаморфные области в полимере. Три физических состояния аморфных полимеров(стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее). Механические свойстваполимеров.
Тема 4. Волокна (1 ч.)
Природные, синтетические,искусственные волокна и их характеристика. Получение вискозного и ацетатноговолокон. Производство капрона.
Тема 5. Пластмассы (2 ч.)
Понятие пластмасс.Термопласты. Реактопласты. Экскурсия на «Фабрику игрушек».
Лабораторный практикум (3ч.)
Практическая работа 1.«Исследование свойств синтетических волокон в сравнении с натуральными иискусственными», практическая работа 2. «Исследование свойств пластмасс».
Конференция (2 ч.).Получение и применение наиболее важных синтетических и природных полимеров.
Тема 6. Биополимеры (1ч.) Белки, полисахариды. Нуклеиновые кислоты.
Лабораторный практикум (1ч.)
Практическая работа 3.«Взаимодействие крахмала с йодом. Гидролиз крахмала».
Зачетное занятие (1 ч.)
II. 2. Тематическое планированиеучебного материала курса «Полимеры вокруг нас»
Занятие 1. Введение.
Общие понятия онизкомолекулярных и высокомолекулярных соединениях (ВМС). Уникальные свойстваполимеров. Природные и синтетические полимеры.
Форма занятия: лекция.
Образовательный продукт:таблица «Природные, синтетические и искусственные полимеры»».
Занятие 2. Основныепонятия: мономер, структурное звено, степень полимеризации, молекулярная масса.Классификация полимеров по строению макромолекулы, по геометрии скелета, похарактеру расположения звеньев, по природе атомов основной цепи, по характеруразмещения элементарных звеньев, по величине деформации, по способупереработки. ВМС в изделии.
Форма занятия: лекция.
Образовательный продукт:опорный конспект, схема «Классификация полимеров».
Занятие 3. Реакцияполимеризации. Радикальная полимеризация. Фотохимическое инициирование.Кинетика и механизм радикальной полимеризации.
Форма занятия: лекция.
Образовательный продукт:опорный конспект.
Занятие 4. Ионнаяполимеризация. Получение и свойства ПЭНД И ПЭВД. Реакция поликонденсации.
Форма занятия: лекция,групповая работа.
Образовательный продукт:опорный конспект.
Занятие 5. Физическиесвойства. Кристаллические и аморфные области в полимере. Три физическихсостояния аморфных полимеров. Механические свойства полимеров.
Форма занятия: лекция
Образовательный продукт:опорный конспект, тезисы.
Занятие 7. Природные,синтетические, искусственные волокна и их характеристика. Получение вискозногои ацетатного волокон. Производство капрона.
Форма занятия: лекция.
Образовательный продукт:опорный конспект, таблица «Волокна».
Занятие 8. Понятиепластмасс. Термопласты. Реактопласты.
Форма занятия: экскурсия.
Образовательный продукт:отчёт об экскурсии.
Занятие 9. Практическаяработа 1 «Исследование свойств синтетических волокон в сравнении с натуральнымии искусственными».
Образовательный продукт:отчёт.
Занятие 10. Практическаяработа 2 «Исследование свойств пластмасс».
Образовательный продукт:отчёт.
Занятие 11 — 12.Получение и применение наиболее важных синтетических и природных полимеров.
Форма занятия:конференция.
Образовательный продукт:доклад.
Введение.
В зависимости от величиныотносительной молекулярной массы выделяют 3 группы веществ:
1. Низкомолекулярныесоединения (НМС).
2. Смолы.
3. Высокомолекулярныесоединения (ВМС).
Если относительнаямолекулярная масса соединения ниже примерно 500, то такие соединениярассматривают как НМС. От 500 до примерно 5000 – как смолы или олигомеры., авыше 5000 – как ВМС или полимеры.
Полимерами называютвещества, молекулы которых состоят из весьма большого числа повторяющихся(точно или приближенно) звеньев.
Молекулы ВМС называютмакромолекулами.
Естественно, границы междувыше названными соединениями достаточно условны; физическим критерием отнесениясоединения к ВМС является невозможность обнаружить изменение свойств врезультате присоединения или потери еще одного или нескольких звеньев.
Существуют различия всвойствах НМС и ВМС. Макромолекулы ВМС являются нелетучими, в отличие отмолекул НМС. Практически все полимеры имеют цепное строение, то есть длинамакромолекулы много больше диаметра.
Уникальные свойстваполимеров:
— анизотропия свойствкристаллических, жидко – кристаллических и аморфных полимеров (приводит к тому,что на практике полимеры способны образовывать волокна и пленки).
— очень высокаяэластичность и вязкоупругость.
— растворы полимеров, вотличие от обычных при малых концентрациях вещества (1 – 2 %), теряюттекучесть.
Все ВМС по происхождениюделятся на:
1. Природные
2. Синтетические
3. Искусственные
К природным полимерамотносятся: целлюлоза, белки, крахмал, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук,графит, силикаты.
К синтетическим полимерамотносятся: полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, капрон, лавсан, каучуки,стекловолокно.
Синтетические полимерыполучают при помощи реакций полимеризации и поликонденсации таких веществ,которых нет в природе.
К искусственным полимерамотносятся: ацетилцеллюлоза, нитроцеллюлоза, резина.
Искусственные полимерыполучают из природных полимеров, используя химические методы, которые незатрагивают (не меняют) главную цепь.
Тема 1.Строение полимеров
Низкомолекулярноевещество, из которого по реакциям полимеризации или поликонденсации получаютполимеры, называют мономером. Например, мономером политетрафторэтилена (- CF2 — CF2 -)n является тетрафторэтилен (CF2 = CF2).
Повторяющийся участокструктуры молекулы полимера носит название структурного звена. Обычно вкачестве такого звена выбирают фрагмент, соответствующий одной молекулемономера. Например, в структуре политетрафторэтилена (- CF2 — CF2 -)n в качестве структурного звена рассматривают группу — CF2 — CF2 -, а не — CF2 -.
Среднее число структурныхзвеньев в молекуле полимера называется степенью полимеризации(поликонденсации). Это число может варьироваться в очень широких пределах – оттысяч до десятков миллионов. При этом следует всегда помнить, что речь идетименно о средней величине. В веществе – полимере имеются молекулы с разноймолекулярной массой. К ним неприменим закон постоянства состава, поскольку неизбежныеколебания состава молекул на одно, десять, сто (некоторое не очень большоечисло) звеньев практически не влияют на свойства. Например,
/>/>/> n CH2 = CH УФ — свет ( — СН2 – СН — )n
                    
 СН3 СН3
Число n в формуле полимера – являетсястепенью полимеризации.
Понятие молекулярнаямасса для полимеров имеет некоторые особенности. При полимеризации вмакромолекулы соединяется различное число молекул мономера в зависимости оттого, когда произойдет обрыв растущей полимерной цепи. Вследствие этогообразуются макромолекулы разной длины и, следовательно, разной массы, поэтомуобычно указываемая для этого вещества молекулярная масса – это только среднееее значение.
Для полимеров существуетсредневесовая (1) молекулярная масса и среднечисловая молекулярная масса (2).
Мw = Σ qw(i)Mi= Σ q(i) Mi2/ Σ qn(i) Mi(1)
Mn= Σ qn(i) Mi = Σ niMi /Σ ni (2)
ВМС классифицируют:
I. в зависимости от строениямакромолекулы:
— молекулярные, состоящиеиз хотя и больших, но отдельных линейных или разветвленных молекул(полиэтилен).
— пространственные, ( — СН2 – СН2 — )n представляющие собой одну гигантскую молекулу(резина).
II. по геометрии скелета макромолекулы:
А. цепные полимеры(линейные полимеры);
Б. разветвленные полимеры(содержат боковые ответвления от нескольких атомов до больших цепей)
— древообразование;
— звездообразование;
— гребнеобразные;
В. сшитые полимеры;
Г. лестничные;
Д. спирополимеры;
III. По характеру расположения звеньев:
А. гомоцепные полимеры(один тип мономеров);
Б. сополимеры (несколькотипов мономеров)
— статистическиесополимеры;
АААВВАВВВАА
— чередующиесясополимеры;
АВАВАВ
— блок сополимеры(полимеры, линейные молекулы которых состоят из чередующихся блоков одного илинескольких сополимеров);
АААВВВ
— привитые сополимеры(состоят из последовательностей мономерных звеньев одного типа и боковыхответвлений другого типа);
АААААААААА/> /> /> /> /> /> />

/>ВВВ ВВВ
IV. В зависимости от того из какихатомов построена цепь:
А. гомоцепные полимеры(полиэтилен); ( — СН2 – СН2 — )n
В. гепироцепные полимеры(цепь состоит из атомов О, S, C и т.д.)
V. По характеру размещенияэлементарных звеньев в макромолекулярной цепи различают:
А. регулярные;
В. нерегулярные.
Регулярность строениявыражается в правильно повторяющемся расположении атомов или их групп в цепи.Например, молекулы мономера типа СН2 = СН – R могут присоединяться друг к другу с образованиеммакромолекулярной цепи двумя путями. Присоединение может идти по типу ά, ά – («голова к голове») и β,β — («хвост к хвосту»):
/>/>/>/>/>nβCH2 = άCH… – βCH2 – άCH – άCH – βCH2 — ....
/>/> R R R
Или по типу ά, β – («голова к хвосту»)
/>/>/>nβCH2 = άCH… – βCH2 – άCH – βCH2 – άCH — ..../> /> /> /> /> /> />

/> R R R
/>Заместители R в макромолекулярной цепи могут занимать различное положение.Пространственное расположение (направленность) их также может быть различным. Сэтим связано понятие стереорегулярности полимеров, которое определяетсячередованием заместителей R впространстве с определенной периодичностью.
Среди стереорегулярныхполимеров различают:
1. Регулярные полимеры:
а. полимерысиндиотактической структуры – боковые группы расположены последовательно по обестороны от главной цепи:
/>

б. полимерыизотактической структуры – все боковые группы – заместители расположены по однусторону от главной макромолекулярной цепи:
/>/>/>/>/> 
/>2. К стереонерегулярным полимерамотносятся полимеры атактической структуры – расположение боковых групп –заместителей беспорядочно:
/>

/>VI. Материалы изготовленные изполимеров подразделяют на:
А. эластомеры ( каучуки,резина);
Б. пластомеры (пластики);
В. волокна (целлюлоза).
VII. в зависимости от способапереработки ВМС в изделии:
А. термопласты(перерабатываются расплавленными);
Б. реактопласты (дляпереработки требуют химической модификации) [1, 19, 20].

Тема 2.Синтез полимеров
Существуют 2 основныхспособа получения полимеров – реакция полимеризации и реакция поликонденсации.
Реакция полимеризации –это химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярноговещества (мономера) в крупные молекулы (макромолекулы) полимера, несопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных веществ (Н2О,HCl).
В реакцию полимеризациивступают ненасыщенные мономеры, у которых двойная связь находится междууглеродными атомами или между углеродом и любым другим атомом:
n H2C = CH2 (этилен) → [H2C = CH2] n
Как видно из примера,реакция полимеризации не приводит к изменению элементного состава мономера. Каки любая другая химическая реакция, полимеризация начинается с разрыва одниххимических связей и возникновения других. Такой разрыв может происходить или погетеролитическому, или гомолитическому механизму. В первом случае образуютсяионы, во вротом – свободные радикалы.
Полимеризация,протекающая через образование ионов называется ионной, а идущая с участиемсвободных радикалов – радикальной.
Таким образом,радикальная и ионная полимеризация различаются природой активного центра,начинающего и ведущего макромолекулярную цепь.
Полимеризация мономеровпротекает по цепному механизму.
I. Радикальная полимеризация
Активным центром цепнойполимеризации является свободный радикал. Реакция радикальной полимеризациискладывается из трех основных стадий: инициирования, роста цепи и ее обрыва.
А. Инициирование(образование активного центра). На этой стадии происходит образование свободныхрадикалов (R′·), которые легковзаимодействуют с различными непредельными соединениями (мономерами).
R′· + СН2 = СН2R → R′ — CH2 – CHR
В зависимости от способаобразования свободных радикалов, начинающих реакционную цепь, различаютнесколько видов полимеризации: термическую, фотохимическую, радиационную иинициированную.
Одним из наиболеераспространенных и часто применяемых на практике методов полимеризации являетсяинициированная полимеризация. Она активируется соединениями, которые легкораспадаются на свободные радикалы в условиях полимеризации. Такие соединенияназывают инициаторами полимеризации. Они содержат в своих молекулахнеустойчивые химические связи (О – О, N – N, S – S, O – N и др.), которые разрываются при гораздо меньшей энергии, чемэто требуется для образования свободного радикала из молекулы мономера (при ееактивации). Инициаторами могут быть органические пероксиды и гидропероксиды,некоторые азо – и диазосоединения и другие вещества.
С6Н5– СО – О – О – СО – С6Н5 → 2 С6Н5– СОО· → 2 С6Н5·
Скорость распадаинициатора на свободные радикалы можно увеличить не только повышениемтемпературы, но и добавкой в реакционную среду специальных веществ – промоторови активаторов.
Б. Рост цепи. Реакцияроста цепи состоит в многократном присоединении молекул мономера к усложняющемусякаждый раз радикалу с сохранением свободного электрона в концевом звенерастущей макромолекулы. Другими словами, растущая макромолекулярная цепь должнаоставаться в период ее роста свободным макрорадикалом.
/>R′ + СН2 – СНR + СН2 = СНR → R′- СН2 – СНR – СН2– СНR               
R′ — [-CH2 – CHR -]n+1 – CH2 – CHR и т.д.
В результате такихпоследовательных реакций присоединения двойная связь мономера превращается впростую, что сопровождается выделением энергии.
В. Обрыв цепи. Конецроста цепи связан с исчезновением свободного электрона у конечного звенамакромолекулы. Чаще всего это происходит в результате соединения между собойдвух радикалов (реакция рекомбинации), что приводит к возникновениюуглеводородной цепи, не способной к дальнейшему росту.
R′ — [-CH2 – CHR -]n – CH2 – CHR + R′ — СН – СН2 – R′ →
R′ — [-CH2 – CHR -]n – CH2 – CHR – СН2 – R′
II. Ионная полимеризация
Ионная полимеризацияпротекает с образованием либо иона карбония, либо карбаниона, с последующейпередачей по росту цепи положительного или отрицательного заряда. В зависимостиот этого различают катионную (карбониевую) и анионную (карбанионную)полимеризацию.
Ионная полимеризация, каки радикальная, — цепной процесс.
Ионная полимеризацияпроходит в присутствии катализаторов, способствующих образованию ионов. Поэтомуионная полимеризация называется также каталитической полимеризацией. Процессионной полимеризации протекает также в три стадии.
II. 1. Катионная (карбониевая)полимеризация. Для проведения такой полимеризации используют катализаторы, обладающиеэлектроно–акцепторными свойствами: кислоты, катализаторы Фриделя – Крафтса (AlCl3, BF3 и др.).
Полимеризацию проводят вприсутствии специальных добавок – сокатализаторов (вода, кислоты, другиевещества, являющиеся донорами электронов).
А. Инициирование. На этойстадии происходит взаимодействие катализатора (AlCl3) и сокатализатора (НВ) с образованием комплексногосоединения, которое проявляет свойства сильной кислоты
AlCl3 + НВ →[ AlCl3В]-+ Н+
Эта кислота, отдаваяпротон молекуле мономера, превращает его в карбониевый ион, уравновешенныйкомплексным противоионом (ионная пара):
 [ AlCl3В]-Н+ + СН2= СНR → СН3 – СНRAlCl3В-
Сокатализаторами могутбыть те вещества, которые взаимодействуют с катализаторами. Роль сокатализатораво многом зависит от характера реакционной среды. Большое значение имеетхарактер заместителя в молекуле иономера. Электронодонорные заместители (R) создают избыток электроннойплотности на противоположном конце молекулы мономера и этим способствуютприсоединению протона или карбатиона.
Б. Рост цепи. В процессероста цепи полярные молекулы мономера присоединяются к растущему иону,«внедряясь» между макрокарбкатионом (со стороны его заряженной части) ипротивоионом (AlCl3В-):
СН2 = СНR + СН3 – СНR → СН3 – СНR – СН3 – СНRAlCl3В- →
СН3 – СНR — [- CH2 – CHR -]n– CH2 – CHRAlCl3В-
В. Обрыв цепи. Рост цепипрекращается при отщеплении (регенерации) от растущего иона комплексной кислотыили катализатора:
/>

/>СН3 – СНR — [- CH2 –CHR -]n – CH2 – CHRAlCl3В —
/>

→ СН3 – СНR — [- CH2 – CHR -]n – CH2 –CHRB
→ СН3 – СНR — [- CH2 – CHR -]n – CH = CHR
В результате катализаторснова выделяется в свободном виде.
II. 2. Анионная (карбанионная)полимеризация. Катализаторами этой полимеризации служат электроннодонорныевещества – основания, щелочные металлы, гидриды металлов, амид калия, а такжеметаллорганические соединения.
Механизм анионнойполимеризации в присутствии катализатора KNH2 в среде жидкого аммиака.
А. Инициирование.
KNH2 ↔ К+ + NH2-→ H2N – CH2 – CHRk+
Электроноакцепторныезаместители (R) в молекуле мономера способствуютприсоединению аниона. Оттягивая электронную плотность, они создают дефицитэлектронов на конце молекулы, к которому присоединяется отрицательно заряженнаягруппа (NH2-).
Б. Рост цепи.
H2N– CH2 – CHR → H2N – CH2 – CHR – CH2– CHRK+ →
H2N– [- CH2 – CHR — ]n+1 – CH2 – CHRK+
Как и при каталитическойполимеризации, мономер занимает место между макрокарбанионом и противоионом.
В. Обрыв цепи.Прекращение роста макромолекулярной цепи может произойти в результате ее взаимодействияс растворителем:
H2N– [- CH2 – CHR — ]n+1 – CH2 – CHRK++ HNH2 →
H2N– [- CH2 – CHR — ]n+1 – CH2 – CH2R+ KNH2
Особое значение получилаанионная полимеризация в присутствии металлорганических катализаторов. Из этихкатализаторов наиболее высокой полимеризационной активностью обладаюткатализаторы Циглера – Натта – комплексы триэтилалюминия с солями титана: Al(C2H5)3 + TiCl4 (или TiCl3). Этикатализаторы позволили полностью изменить технологию получения многихполимеров.
Например, для синтеза полиэтиленабез таких катализаторов требуются довольно жесткие условия (давление 150-200МПа, 3000С). Используя же катализаторы Циглера – Натта, полиэтиленполучают при давлении, не превышающем 1МПа, и температуре, которая не выше 600С.Полиэтилен, синтезированный без этих катализаторов, называют полиэтиленомвысокого давления – ПЭВД, в противоположность полиэтилену низкого давления –ПЭНД (с катализатором Циглера –Натта).
Свойства полиэтилена,полученного при низком давлении, отличаются от свойств полиэтилена, полученногопри высоком давлении. ПЭНД прочнее и жестче, его плотность выше, а ПЭВД – болееэластичный и гибкий, при растяжении образует прозрачную пленку.
Реакция поликонденсации — это химический процесс соединения исходных молекул мономера в макромолекулыполимера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта (чащевсего воды).
В реакцию поликонденсациивступают мономеры, содержащие в молекулах функциональные группы ( — ОН, — СООН,галогены и др.).
Мономеры, участвующие вреакциях поликонденсации, должны быть не менее чем бифункциональными:
HOOC – (CH2)4– COOH + HNH – (CH2)6 – NH2 ↔
HOOC – (CH2)4– CO – NH – (CH2)6 – NH2 + H2O
С помощью реакцийполиконденсации получают полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, полиакрил и т. д.
Вопросы и упражнения
1.  Какие вы знаете основные методыполучения полимеров?
2.  Какая реакция называетсяполимеризацией? Приведите примеры такой реакции.
3.  Какие мономеры могут вступать вреакцию полимеризации?
4.  Какие разновидности полимеризации вызнаете?
5.  Какая частица является активнымцентром радикальной полимеризации?
6.  Из каких трех стадий состоит процессцепной полимеризации?
7.  Чем отличается радикальнаяполимеризация от ионной?
8.  Какие вещества катализируют катионнуюполимеризацию?
9.  Какие катализаторы используют прианионной полимеризации?
10.Что представляет собой катализаторЦиглера – Натта?
11.Какая реакция называетсяполиконденсацией? Чем она отличается от реакции полимеризации?
12.Какие мономеры могут вступать вреакцию поликонденсации?

Тема 3. Физическиесвойства полимеров
ВМС находятся только вдвух агрегатных состояниях – твердом и жидком. По фазовому состоянии. Они могутбыть аморфными или кристаллическими. Аморфное строение имеют полимеры,макромолекулы которых расположены неупорядоченно, хаотично. Такое расположениехарактерно для макромолекул нерегулярного строения. Например, аморфнымиявляются атактический полипропилен, многие каучуки. Аморфные полимеры – мягкие,эластичные материалы. Они могут существовать в следующих физических состояниях– вязкотекучем, высокоэластическом и стеклообразном.
Вязкотекучие полимеры,имеющие аморфное строение (например, низкомолекулярный полиизобутилен,фенолформальдегидные полимеры – резолы), необратимо изменяют свою форму подвоздействием даже незначительных механических нагрузок.
Высокоэластическиеполимеры, имеющие в ненапряженном состоянии аморфное строение (например,каучуки и резины), подвергаются обратимой деформации под воздействием небольшихнагрузок. При нагревании многие твердые полимеры (полистирол, поливинилхлорид идр.) становятся высокоэластическими.
Стеклообразные полимеры –твердые аморфные полимеры, не успевшие при охлаждении закристаллизоваться, нопотерявшие текучесть. Они имеют аморфное или кристаллическое строение и малоизменяют свою форму даже при больших механических нагрузках. После устранениядействия последних они способны восстанавливать свою первичную форму.
Полимеры, которыепереходят из высокоэластичного состояния в стеклообразное при температурах нижекомнатной, относятся к эластичным, а при более высоких температурах – кпластикам.
Кристаллическое строениеимеют полимеры только стереорегулярной структуры. Они характеризуютсяупорядоченным расположением макромолекул. Кристаллические полимеры обычноявляются пластиками. В отличие от обычных кристаллических твердых веществкристаллические полимеры не состоят из одних кристаллов. Даже само понятие«кристалл» для полимера несколько отличается от обычного. У кристаллическихполимеров имеются области (зоны), в которых отдельные участки макромолекулимеют плотную упаковку, напоминающую пластины ромбовидной формы – своеобразныекристаллы. Эти области соседствую с основной аморфной массой полимера. Такимобразом, аморфная и кристаллическая части состоят из одинаковых макромолекул,но в аморфной части они расположены беспорядочно, а в кристаллической – плотноупакованы за счет упорядоченного расположения.
Следует однако заметить,что в полимере между крайними формами строения – аморфной и кристаллической –существует много различных форм упорядоченности (фибриллы, монокристаллы,сферолиты и т. д.) и неупорядоченности (аморфные пачки, глобулы и пр.).
Итак, основным условиемкристаллизации полимеров является стереорегулярное строение их макромолекул.Любое нарушение регулярности препятствует процессу кристаллизации. Поэтому,например, полиэтилен линейного строения имеет более высокую кристалличность,чем полиэтилен с разветвленными цепями. Сшивки («мостики») между полимернымицепями мешают кристаллизации в такой же степени, как и разветвленность цепей.Макромолекулы полимера должны быть достаточно гибкими, подвижными, чтооблегчает их упаковку в плотные структуры. Если же полимерная цепь жесткая, токристаллизация не происходит.
Степень кристалличностиодного и того же полимера может изменяться. Например, при растягивании полимераего макромолекулы принимают параллельное расположение относительно друг друга.При этом кристалличность его возрастает. Кристаллические полимеры обладаютболее высокими механическими показателями, чем аморфные.

Тема 4.Школьная лекция «Волокна» (1 ч.) 9 класс
Общий метод обучения:объяснительно – иллюстративный
Форма обучения:фронтальная
План лекции:
1.  классификация волокон
2.  природные волокна
3.  искусственные волокна: получениевискозного и ацетатного волокон
4.  синтетические волокна: производствокапрона
1. Волокна – протяженные,гибкие, прочные тела с малыми поперечными размерами, пригодные для изготовленияпряжи и текстильных изделий.
Волокна делят нанатуральные (природные) и химические. Натуральные волокна могут бытьрастительного или животного происхождения. Химические волокна в свою очередьподразделяют на искусственные и синтетические. Классификацию волокон можнопредставить в виде схемы (приложение 1).
2.  Природные волокна:
Волокно растительногопроисхождения – хлопок, лен.
Хлопковое волокнополучают из субтропического растения – хлопчатника. Состав хлопкового волокна:
— целлюлоза – 96%
— пентозан – 1 – 2 %
— жиры и воска – 1%
— азотосодержащие ибелковые вещества – 0,3%
— зола – 0,2 – 0,4%
Хлопковое волокно легкое,достаточно прочное, мягкое, гигроскопичное. Состоит из нескольких скрученныхэлементарных волоконец. Между волоконцами есть полые пространства, поэтомухлопок хорошо впитывает и испаряет влагу. Хорошая гигроскопичность хлопкасвязана также с его строением: гидроксогруппы целлюлозы образуют с молекуламиводы водородные связи.
Волокна животногопроисхождения – шерсть и шелк.
Шелк вырабатываютмногочисленные гусеницы и пауки. Важнейшее значение имеет тутовый шелкопряд.Основа нити – белок – фибрион шелка (78%). Элементарные фибрионовые нитисклеены белковым веществом- серизином (20%). Куколку из кокона убивают струейгорячего воздуха. При погружении коконов в воду серизин размягчается, так чтовращающиеся в водяной бане щетки могут захватывать концы шелковых нитей изкоконов. Соединяют 4 – 10 нитей, наматывают их на катушки и высушивают. Из 3 –4 тысяч метров волокна получают 900 метров шелковой нити.
Шерсть – волокнаволосяного покрова овец, коз, верблюдов и других животных.
3. Искусственные волокна:
Наибольшее значение средиискусственных волокон занимают ацетатное и вискозное волокна, получаемые издревесной целлюлозы.
Без предварительнойобработки древесной целлюлозы из нее нельзя получить прочное волокно: еенеобходимо перевести в растворимое состояние. Целлюлозу переводят в диацетатцеллюлозы, действуя на нее уксусной кислотой. Раствор диацетата целлюлозапродавливают через фильеру с большим числом мельчайших отверстий. Нагретыйвоздух испаряет ацетон, а пучок тонких волоконец, выходящий из фильеры, скручиваютв одну непрерывную нить. Так получают ацетатное волокно.
Получение вискозноговолокна:
Из целлюлозы получаютщелочную целлюлозу, которую затем обрабатывают сероуглеродом – ксантогенируют.Водный раствор ксантогената целлюлозы потом выдавливают через отверстия фильерыв осадительную ванну с серной кислотой, которая омыляет ксантогенат целлюлозы.Образуется регенерированная целлюлоза с ориентированными макромолекулами.Ориентация полимерных цепей вдоль оси волокна происходит во время его формования.
4. Синтетически волокна:
из синтетических волоконнаибольший интерес представляют полиамидное волокно – полиамид – 6 (капрон) иполиэфирное – полиэтиленгликольтерефталат (лавсан).
Капрон получают изкапролактала, который под воздействием воды размыкает цикл, образуя ε –капроновую кислоту. Из этой кислоты в результате поликонденсации образуетсяполимер линейной структуры:
n H2N– (CH2)5 – COOH → [- NH – (CH2)5– CO -]n + (n-1)H2O
Домашнее задание:Заполнить таблицуНазвание волокна (группы волокон) Вещество, составляющее основу волокна Формула полимера Свойства волокон Изделия из волокна
Тема 5.Пластмассы
Пластмассами называютматериалы, изготовленные на основе полимеров, способные приобретать принагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения.
Пластмасса – это смесьнескольких веществ; полимер – это лишь одно из них, но самое важное. Онсвязывает все компоненты пластмассы в единое, более или менее однородное целое.Поэтому полимер называют связующим.
Превращать в готовоеизделие проще пластмассы, которые обратимо твердеют и размягчаются. Это такназываемые термопласты, или термопластические полимеры. Их можно рациональнообрабатывать и перерабатывать методом литья под давлением, вакуумной формовки,профильным прессованием. К таким пластмассам относятся полиэтилен, полистирол,поливинилхлорид, полиамиды.
Если же в процессеформования изделия происходит сшивка макромолекул и полимер, твердея,приобретает сетчатое строение, то это вещество уже нельзя возвратить ввязкотекучее состояние нагреванием или растворением.
Такие пластмассы называютреактопластами или термореактивными полимерами. К ним относятсяфенолформальдегидные, карбамидные и полиэфирные смолы.
Экскурсия на «Фабрикуигрушек»
План экскурсии:
1.  Знакомство с технологией производствапластмассовых игрушек.
2.  Знакомство с технологией производствакукол из полихлорвинилового пластиката марки «Пластизоль Д – 17 И».
3.  Посещение участка сборки кукол изотдельных деталей.
4.  Посещение участка по производствумягких игрушек.
Конференция на тему«Получение и применение наиболее важных синтетических и природных полимеров»
Из года в год растетпроизводство синтетических полимеров, это связано с широким разнообразием ихполезных свойств, а также со сравнительно невысокими ценами на исходное сырье.В сравнении с другими материалами полимеры обладают рядом преимуществ. Так, онилегче металлов, имеют достаточную прочность (некоторые – прочнее стали),устойчивы к агрессивным средам, не подвергаются коррозии. Несмотря на ихнекоторые недостатки (невысокую теплостойкость и низкую морозостойкость,склонность к деструктивным процессам), полимеры сегодня используют практическиво всех областях промышленности.
К наиболеераспространенным синтетическим полимерам относят полиэтилен, полистирол,поливинилхлорид, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен, эпоксидные ифенолформальдегидные полимеры и д.р. На их основе получают пластмассы,эластомеры, волокна, клеи, лаки, мастики и герметики.
Полиэтилен [ — СН2– СН2 — ]n– продукт полимеризации этилена. В зависимости от способа получения различают,как правило, полиэтилен высокого и низкого давления. Полиэтилен низкогодавления имеет, в основном, линейную структуру, а полиэтилен высокого давления– разветвленное строение. Полиэтилен высокого давления – мягкий и эластичныйматериал, а полиэтилен низкого давления характеризуется высокой степеньюкристалличности, большой плотностью и более высокой молекулярной массой. Всеполиэтилены обладают высокой морозоустойчивостью (низкой температуройхрупкости) и могут эксплуатироваться при температурах до – 70оС.Полиэтилены стойки ко многим агрессивным средам (кислоты, щелочи и т.д.) иорганическим жидкостям; на холоде они не растворяются в органическихрастворителях, хотя набухают в некоторых из них.
Полиэтилены представляютсобой воскоподобные материалы (иногда прозрачные), выпускаемые промышленностьюв виде блоков, листов и гранул; перерабатываются они в изделия главным образомметодами литья под давлением, экструзия (выдавливание различного полимера черезсопло шприц – машины) и выдувания. Из полиэтилена производят бесшовныекорозийностойкие трубки, изоляционные оболочки электропроводов и пленки, широкоприменяемые в качестве упаковочного материала, для изготовления покрытий,перегородок, шаров, в сельском хозяйстве и т.д. При помощи литья под давлениемили выдувания получают различную тару (бутылки, склянки, ведра, корзины, бочкии т.д.). Благодаря своим прекрасным диэлектрическим свойствам полиэтилен широкоприменяется для изоляции электрических кабелей, в телевидении, радиолокации идля многопроводной телефонной связи.
Полиэтилен хорошосваривается. Пропуская струю сжатого воздуха со взвешенными в ней частицамиполимера через воздушноацетиленовое пламя и направляя эту струю наметаллические изделия, можно покрыть их сплошным защитным слоем (методгазопламенного напыления). Тот же результат достигается при погруженииразогретого до 250 – 300оС изделия во взвесь полимера. Полиэтиленперерабатывается и обычными методами механической обработки.
Существенным недостаткомполиэтилена является его быстрое старение, которое, однако, резко замедляетсяпри введении в полимер различных противостарителей, таких как фенолы, амины игазовая сажа.
Полипропилен [ — СН2– СН(СН3) — ]nполучаютионной полимеризацией пропилена.
Полипропилен – твердое,жирное на ощупь вещество, является наиболее легким из всех известных жесткихполимеров; он отличается высокой прочностью на разрыв, жесткостью и твердостью.По прочности на разрыв и удар и по теплостойкости он превосходит полиэтилен,поливинилхлорид и полистирол.
У стереорегулярногополипропилена такие же диэлектрические свойства, как и у полиэтилена, но лучшаяхимическая стойкость, при повышенных температурах. При помощи тех же методов,которые используются при переработке полиэтилена, из полипропиленаизготавливаются трубы для горячих жидкостей, прозрачные пленки с низкойпроницаемостью для жидкостей, газов и паров, бутылки флаконы и различные сосудыдля химической промышленности. Используют в строительстве. Может применятьсядля армирования цемента. Весьма перспективно полипропиленовое волокно, котороепрядется сухим методом без применения растворителей и пластификаторов.
Полиизобутилен [ — СН2– С(СН3)2 -]nполучают ионной полимеризацией изобутилена вприсутствии катализаторов AlCl3, BF3, AlBr3.
Низкомолекулярныйполиизобутилен – вязкая жидкость, высокомолекулярный – эластичный продукт,напоминающий каучук. Эти материалы отличаются от натурального каучука тем, чтоони сохраняют эластичные свойства при очень низких температурах (до – 55оС).Благодаря своей насыщенности полиизобутилены не способны вулканизироватьсяобычными методами и при комнатной температуре стойки к действию щелочей,галогенов и почти всех кислот. Они легко кристаллизуются при растяжении, хотя внерастянутом состоянии аморфны. Полиизобутилен обладает прекраснымидиэлектрическими свойствами, поэтому его применяют в электроизоляционнойпромышленности.
Полиизобутилен окисляетсякислородом при длительном воздействии солнечного света (под влияниемультрафиолетовых лучей). Этот недостаток в значительной степени устраняетсяпутем добавления к полимеру активных наполнителей (сажа, тальк, графит) илидругих полимеров (полиэтилен, каучук, фенольноальдегидная смола).
Полиизобутилены хорошорастворяются в ароматических углеводородах, сероуглероде и хлорированныхуглеводородах, но не растворимы во многих полярных растворителях, таких какспирты и сложные эфиры. Растворы полиизобутилена используются в качестве клея.
Ввиду высокойкоррозийностойкости полиизобутилен нашел широкое применение, как футеровочный(обкладочный) и прокладочный материал. Листы из него используются для защитыметаллических труб и для обкладки реакторов, железнодорожных цистерн икислотохранилищ. Они содержат наряду с полимером до 70% наполнителей (сажа,графит, асбест, тальк), которые вводятся в массу на горячих вальцах. Листымогут быть соединены при помощи сварки. Методом экструзии из полиизобутиленапроизводят трубки, оболочки и ленты.
Длительная нагрузка прикомнатной температуре вызывает у полиизобутилена необратимую деформацию(«холодная текучесть»); для устранения этого нежелательного явленияполиизобутилен смешивают с природными и синтетическими смолами. Широкоеприменение получили смеси полиизобутилена и полиэтилена.
Полистирол [ — СН2– СН(С6Н5) — ]n получают радикальной полимеризацией стирола.
Полистирол – бесцветное,твердое стеклоподобное вещество. Термопластичен, имеет высокие диэлектрическиепоказатели, легко окрашивается. К недостаткам полистирола следует отнестихрупкость, легкую склонность к деструкции под влиянием кислорода воздуха исвета. Полистирол один из самых первых (известен более 100 лет) и самыхраспространенных полимеров. Применяют, главным образом, как изоляционныйматериал в радиотехнике и телевидении, для изготовления пенопластов,галантерейных изделий и предметов домашнего обихода. Пенополистирол нашелприменение в строительстве, холодильной технике, транспорте. Ударопрочныйполистирол используют для изготовления ванн, корпусов холодильников. Известноеприменение нашла механическая обработка блоков и пластин из полистирола впроизводстве линз и электротехнических деталей.
Поливинилхлорид (ПВХ) [ — СН2 – СН(Cl) — ]n продукт радикальной полимеризациивинилхлорида.
Поливинилхлорид –термопластичный материал, устойчивый к агрессивным веществам, стойкий кистиранию.
Промышленность выпускаетдва вида материала на основе поливинилхлорида:
1.  мягкий и эластичныйпластифицированный полимер – пластикат;
2.  жесткий непластифицированный полимер,смешанный с 2 – 3% стабилизатора – винипласт.
Винипласт представляетсобой твердый упругий продукт с высокой прочностью на удар и сравнительнохорошими механическими свойствами. Их массы, полученной вальцеваниемпорошкообразного полимера со стабилизаторами, формуют листы, пленки, трубы,вентили, детали насосов т.д.; которые могут эксплуатироваться при температурах,не превышающих 50 – 60оС. Винипласт сваривается, склеивается ихорошо перерабатывается механическими методами; им можно футероватьэлектролизные ванны, резервуары кислот и другие сосуды.
Для производства перчаток,галош, обуви, плащей и т.д. широкое применение нашли поливинилхлоридные пасты,представляющие собой тонкодисперсионного полимера в пластификаторе. Вследствиесравнительно небольшой вязкости и липкости таких паст их можно наносить в видетонкого слоя на ткань, бумагу, кожу или форму. На холоде паста долгое времяпрактически не меняется, при нагревании же происходит быстрое набуханиеполимера и превращение пасты в монолитную прочную и эластичную пленку.Поливинилхлорид используется также для изготовления мягких и жесткихпенопластов.
Методом экструзии(выдавливания) из ПВХ можно получать различные строительные изделия: плинтусы,карнизы, дверные ручки и т.д. Также ПВХ используют для производства линолеума.Из растворов ПВХ формуют поливинилхлоридное волокно – хлорин, которое применяютв производстве фильтровальных и негорючих тканей, спецодежды, нетканыхматериалов, а в смеси с другими волокнами – для изготовления ковров,искусственной кожи, пушистых трикотажных изделий.
Поливинилацетат (ПВА) [ — СН2 – СН(ОСОСН3) — ]n получают радикальной полимеризацией винилацетата.
ПВА – твердый, бесцветныйи прозрачный полимер, имеющий низкую термостойкость (размягчается при 40оС).Набухает в воде, растворяется в органических растворителях. Является сырьем дляполучения поливинилового спирта. Благодаря высокой адгезии ко многим материалам(стеклу, металлам, древесине и д.р.) ПВА в виде дисперсии часто входит в составлаков и клеев, а также применяют для покрытия дерева, ткани, бумаги (моющиесяобои), керамики – для придания им гидрофобных свойств. Поливинилацетатнаядисперсия (ПВАД) входит в состав высокоэмульсионных красок. ПВА – основа клееви связующее при изготовлении полимербетонов.
Полиметилметакрилат(«органическое стекло» или «плексиглас»)
[ — СН2 – С(СН3)(СООСН3)- ]n получают радикальной полимеризациейметилметакрилата.
Полиметилметакрилата –прозрачный полимер, стойкий к действию агрессивных веществ. Термопластичен.Обладает способностью пропускать 74% ультрафиолетового излучения (длясравнения: кварцевое стекло пропускает 100%, а обычное силикатное-оконное –0,6%). Полимер способен окрашиваться во многие цвета. Полиметилметакрилатиспользуют в производстве высокопрочных стекол для остекления салоновсамолетов, машин и при выработке часовых и оптических стекол. Полимер применяютв зубопротезной практике.
Политетрафторэтилен(тефлон или фторопласт – 4) [ — СF2 – СF2 — ]nполучают радикальной полимеризацией тетрафторэтилена.
Фторопласт – 4 –сероватый, тяжелый полимер, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами.Гидрофобен. Имеет высокую механическую прочность и химическую стойкость.Пластичен, дает самые тонкие пленки. Применяют в производствеэлектроизоляционных пленок, подшипников, уплотнителей, поршневых колец, труб,прокладок, протезов органов человека. Политетрафторэтиленовая суспензия служитдля нанесения антикоррозионных, антифрикционных и электроизоляционных покрытийна металлы.
Эпоксидные полимеры(смолы).
Такие полимеры могут бытьв виде вязких жидкостей или твердых хрупких веществ. Эпоксидные полимерыхарактеризуются значительной атмосферо и влагостойкостью, а также инертностьюко многим химическим и агрессивным соединениям. Обладают прекрасной адгезией кметаллам, древесине, бетонам, пластмассам. Применяют для созданияпленкообразных лаков. Они являются основой клеев, герметиков, служат в качествесвязующих для армированных пластиков. Будучи безвредными для человека, онимогут служить для защиты стенок консервной тары.
Фенолоформальдегидныеполимеры.
Эти полимеры получаютполиконденсацией фенола с формальдегидом. Присоединяясь к фенолу, формальдегидвначале образует спирты:
Затем следуетполиконденсация фенолоспиртов с выделением воды:
При кислотном катализепри взаимодействии фенола и формальдегида образуется линейный полимер –новолак:
Новолаки используют дляпроизводства лаков и прессовочных порошков.
При поликонденсациифенола с избытком формальдегида в щелочной среде получают разветвленныеполимеры – резолы:
или пространственныеполимеры – резиты.
Резолы находят применениев производстве пластмасс с наполнителями (фенопласты). Из них формуют различныеизделия, а также используют для изготовления слоистых пластиков, пропитываярезолом материал (текстолит) или бумагу (гетинакс). Резольные полимеры идут напроизводство лаков, пресспорошков, клея БФ. Фенолоформальдегидные полимерыобладают высокой химической и механической стойкостью. Поэтому они используютсядля производства некоторых деталей автомашин, электрооборудования, телефонной ителевизионной аппаратуры.
К природным полимерамотносят белки и нуклеиновые кислоты, целлюлозу и ее производные, крахмал,каучук.
Целлюлоза [ С6Н9О4(ОН)]n и ее производные.
1.  целлюлоза или клетчатка, — главнаясоставная часть оболочек растительных клеток, выполняющая функциюконструкционного материала. Целлюлоза в чистом виде обычно не встречается, новолокна хлопчатника (очищенная вата) и фильтровальная бумага могут служитьобразцом почти чистой целлюлозы (до 96%).
2.  по своему строению целлюлозапредставляет собой линейный полимер. Целлюлоза входит в состав многих наполнителейи непосредственно используется в производстве текстильных материалов и бумаги,она также подвергается химическим превращениям с целью получения искусственноговолокна, пластических масс, лаков, красок.
3.  при обработке целлюлозыконцентрированным раствором щелочи получают щелочную целлюлозу:
[ C6H7O2(OH)3]n+ nNaOH = [ C6H7O2(OH)2ONa]n+ nH2O
Такая целлюлозаиспользуется в качестве промежуточного продукта для производства ксантогенатацеллюлозы, который служит для получения вискозного волокна:
/>/>S
/>[ C6H7O2(OH)2ONa]nnCS2 [C6H7O2(OH)2– O – C – SNa]n
 ксантогенат целлюлозы
Волокно получаютпродавливанием через фильеру (насадка с мелкими отверстиями) щелочного раствораксантогената в раствор серной кислоты. При этом целлюлоза регенерируется иодновременно образуются тонкие нити. Если вискозу, пластифицированнуюглицерином, продавливать через узкие прорези в осадительный раствор, тополучают тонкий прозрачный лист – целлофан.
4.  нитроцеллюлоза [C6H7O2(OH)(ONO2)2]n – синтезируется путем обработкицеллюлозы смесью серной и азотной кислот.
Несмотря на легкуювоспламеняемость и нестабильность, до сих пор используется в сочетании спластификаторами (дибутилфталат, камфора), а иногда с наполнителями дляпроизводства целлулоида и быстро высыхающих нитролаков. Целлулоидперерабатывается в изделия выдуванием листового материала и методом экструзии.Нитролаки, содержащие, кроме перечисленных компонентов, смолы и высыхающиемасла, применяются для покрытия мебели, металлических предметов, тканей и т.д.
Для получениявысококачественного ацетатного волокна служат главным образом ацетаты целлюлозы[ C6H7O2(OОС – СН3)3]n; прядение ведется из растворовполимера. Благодаря их трудной воспламеняемости ацетатами часто заменяютнитраты в производстве кинопленки. Пластифицированный ацетат перерабатывается визделия с высокой ударной прочностью методами литья под давлением, прессованияи экструзии.
Наибольшее практическоезначение среди простых эфиров целлюлозы имеет этилцеллюлоза [ C6H7O2(OСH2 – С6Н5)3]n. Этот эфир трудно воспламеняется,хорошо формуется, изделия из него имеют высокую прочность на удар, сохраняягибкость и упругость до – 400С.
Водорастворимаяметилцеллюлоза [ C6H7O2(OH)2(OСН3)]n. Используется в качестве загустителядля пищевых продуктов, а также как эмульгатор и клей.
Крахмал (С6Н10О5)n– самый распространенный в природеполисахарид, играющий роль резервного вещества многих растений. Он являетсяглавным компонентом картофеля, риса, пшеницы и кукурузы. Основное количествокрахмала получается из клубней картофеля.
Крахмал представляетсобой смесь полисахаридов двух типов: растворимой в воде амилозы (20 – 30%) инерастворимого амилопектина (70 – 80%).
Крахмал ценный пищевойпродукт. Применяется он и в химической промышленности. Например, кислотныйгидролиз крахмала (при кипячении) служит промышленным методом полученияглюкозы. Крахмал является сырьем для производства этилового и н-бутиловогоспиртов, ацетона, молочной и лимонной кислот, глицерина и других продуктов. Ониспользуется для проклеивания бумаги и картона, производства декстринов иклеев. Ацилированный крахмал применяют для приготовления покрытий изагустителей. Алкильные производные крахмала используют в качествепластификаторов и клеев.
Каучук (С5Н8)n – относится к эластомерам. Каучукиделят на натуральный (природный) и синтетические.
 Натуральный каучук — природный непредельный полимер, представляет собой высокоэластичную массу,получаемого из млечного сока (латекса – взвесь мельчайших частичек каучука вводе) некоторых тропических деревьев (гевеи бразильской и др.) и растений (кок– сагыз, тау – сагыз, гваюла). Наиболее важным отличием натурального каучукаявляется его высокая эластичность – способность к большому растяжению поддействием внешней нагрузки и восстановлению своей формы после ее снятия. Натуральныйкаучук растворяется во многих углеводородах, образуя вязкие растворы.
Установлено, стоструктурной единицей натурального каучука является изопреновая группировка:
/> - СН2 – С = СН – СН2 –
 СН3
Другими словами,натуральный каучук – полимер изопрена.
Другой разновидностьюполимера изопрена является гуттаперча. В отличие от каучука она не обладаетэластичностью причина этого в различном строении макромолекул этих природныхполимеров.
Каучук – пластическийматериал. Изделия из него обладают рядом недостатков: при повышении температурыстановятся липкими, теряют форму, а при низкой температуре – эластичность.Поэтому каучук нельзя использовать непосредственно. Для придания каучукампрочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработкесерой – вулканизируют (процесс протекает в специальных аппаратах при 140 – 180 0С).В результате каучук превращается в технический продукт – резину, котораясодержит около 5% серы. Ее роль состоит в том, что она «сшивает» между собоймакромолекулы каучука, образуя сетчатую структуру. Кроме серы в резину входяттакже различные наполнители, пластификаторы, красители, антиокислители(антиоксиданты) и др.
Высокая потребностьпромышленности каучуке привела к тому, что большая часть его производитсясинтетическим путем. Некоторые сорта синтетического каучука не уступаютнатуральному, а по некоторым свойствам даже превосходят его.
Темы докладов:
1. Применениеполиэтиленов в промышленности и в быту. ПЭНД и ПЭВД.
2. Полипропилен:получение и применение.
3. Полиизобутилен.Каучук (природный и синтетический)
4. Полистирол.
5. Поливинилхлорид.
6. ПВА.
7. Полиметилметакрилати тефлон.
8. Эпоксидные смолы.Клеи.
9. Фенолформальдегидныеполимеры.
10. Целлюлоза и еепроизводные. Крахмал.
Тема 6.Биополимеры
Биополимеры – это хорошоизвестные вам белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты.
Белки – это биополимеры,состоящие из остатков ά – аминокислот. В белках выделяют 4 уровняструктур:
Первичную структурубелков можно рассматривать как линейную структуру. Она определяется порядкомчередования остатков молекул аминокислот в полипептидной цепи и обуславливаетбелковую индивидуальность всех живых организмов на земле. Как из букв алфавитаможно построить бесконечное количество слов, так и их немногим более чем 20 ά– аминокислот природа создает все многообразие белков. У каждого организма свойнеповторимый, как рисунок отпечатков пальцев, набор белковых молекул. Нанеприятии «чужих» белковых наборов (например, микробных) основана такаязащитная реакция организма, как иммунитет и отторжение.
/>Вторичная структура белка (чаще всего спиралевидная)определяется особенностями скручивания (типом укладки) полипептидных цепейбелковых молекул в спираль за счет возникновения водородных связей междугруппами – NH – и – С = О (рис. 2).
Третичная структурабелков (клубочковидная или глобулярная) определяется пространственнымрасположением белковых спиралей за счет возникновения водородных, амидных идисульфидных связей. Третичная структура в виде определенной пространственнойконфигурации с выступами и впадинами, с обращенными наружу функциональнымигруппами обуславливает специфическую биологическую активность белковой молекулы(рис.3).
Некоторые белки,например, гемоглобин, имеют четвертичную структуру. Четвертичная структураотносится к макромолекулам, в состав которых входит несколько полипептидныхцепей. Эта структура соответствует размещению в пространстве полипептидныхцепей, не связанных между собой ковалентными связями.
Полисахариды – этобиополимеры, состоящие из остатков моносахаридов.
Представителямиполисахаридов являются крахмал и целлюлоза. И опять можно убедиться в том,насколько важное значение имеет пространственное строение для свойств веществ.Ведь в основе столь разительных отличий крахмала и целлюлозы, имеющих общуюформулу (С6Н10О5)n, лежит тот факт, что крахмал – ценное питательное вещество,запасной углевод растительной клетки – построен из остатков молекул ά –глюкозы, а целлюлоза – дополнительная механическая оболочка растительной клетки– построена из остатков молекул β – глюкозы.
Полинуклеотиды, илинуклеиновые кислоты, — это биополимеры, состоящие из остатков нуклеотидов.
Подобно молекулам белков,нуклеиновых кислоты также характеризуются последовательностью чередования в ихмакромолекуле всего четырех видов нуклеотидов – аденинового (А), гуанинового(Г), цитозинового (Ц) (в молекуле любой нуклеиновой кислоты), урацилового (У) –в РНК или тиминового (Т) – в ДНК.
Макромолекулы ДНКпредставляют собой спираль, состоящую из двух цепей, закрученных вокруг общейоси. Это их вторичная структура. В поддержание ее, как и в белка, важная рольпринадлежит водородным связям. Образуются они между азотными основаниями разныхцепей молекулы, располагающимися, в отличие от радикалов белковых молекул, неснаружи, а внутри спирали (рис. 4).
Нуклеиновые кислоты – РНКи ДНК выполняют важнейшую роль в хранении и передаче наследственной информацииорганизма, в биосинтезе белка. Изучение биополимеров, особенно белков инуклеиновых кислот, привело к созданию новых наук – биоорганическая химия,молекулярная биология, генная инженерия, открывающих перед человечествомнеисчерпаемые возможности глубокого проникновения в тайны жизни и все болееширокого использования постигаемых закономерностей в практических целях.
Зачетное занятие по курсу«Полимеры вокруг нас»
I вариант.
1. Какие веществаназывают полимерами?
2. Какая реакцияназывается реакцией полимеризации? Приведите примеры данной реакции.
3. Дайте определения:
а. структурное звено –это
б. белки – это
в. нуклеиновые кислоты –это
г. пластмассы – это
4. Укажите мономеры:
а. бутадиенового каучука
б. изопренового каучука
5. Определитесреднечисловую и средневесовую молекулярные массы системы, содержащей по N молекул с молекулярными массами 100,200, 300.
II вариант.
1.  На какие группы классифицируют попроисхождению ВМС?
2.  Какая реакция называется реакциейполиконденсации? Приведите примеры данной реакции.
3.  Дайте определение:
а. мономер – это
б. полисахариды – это
в. волокна – это
г. степень полимеризации– это
4. Напишите формулыэлементарных звеньев в молекулах:
а. бутадиенового каучука
б. изопренового каучука
5. Определитесреднечисловую и средневесовую молекулярные массы системы, состоящей из 100молекул с молекулярной массой m =100; 20 с m = 500 и 50 молекул с m = 200.

ЗАКЛЮЧЕНИЕИ ВЫВОДЫ
В дипломной работе натему «Разработка школьного элективного курса «Полимеры вокруг нас»» мыпроанализировали учебно – методические комплекты разных авторов. Разработалишкольный элективный курс на тему «Полимеры вокруг нас», который рассчитан на 16часов. Программа элективного курса предусматривает изучение теоретическихвопросов, проведение практических работ, экскурсий.
В дипломной работе мыпредставили школьную лекцию на тему «Волокна», конференцию на тему «Получение иприменение наиболее важных синтетических и природных полимеров, практическиеработы, а также разработали задания текущего контроля.
На базе МОУ ср. школы №66 мы организовали и провели экскурсию на «Фабрику игрушек», где учащиесяпознакомились с технологией производства кукол из поливинилхлоридного материала(поливинилхлоридный пластикат марки «Пластизоль Д – 17 И») и технологиейпроизводства пластмассовых игрушек. Экскурсия способствовала развитиюпознавательного интереса у учащихся.
Выводы:
1.  проведен анализ учебно – методическихкомплектов разных авторов
2.  разработан школьный элективный курсна тему «Полимеры вокруг нас».
3.  организована и проведена экскурсия на«Фабрику игрушек».

ЛИТЕРАТУРА
1. Габриелян О. С.Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2002. – 224 с.
2. Габриелян О. С.Химия. 10 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 189 с.
3. Габриелян О. С.,Лысова Г. Г. Химия. 11 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 362 с.
4. Гузей Л. С.,Суровцева Р. П., Лысова Г. Г. Химия. 11 класс – М.: Дрофа, 2002. – 240 с.
5. Ермаков Д. С.,Муравлянская Ю. Д., Рыбкина Т. И. Элективные курсы по химии для профильногообучения //Химия. Методика преподавания. – 2005. — №5. – стр. 61 – 66.
6. Запольских Г. Ю.Элективный курс «Химия в быту». // Химия в школе. – 2005. — №5. – стр. 25 – 28.
7. Иванова Р. Г.,Каверина А. А., Корощенко А. С. Уроки химии в 10 – 11 классах: методическоепособие для учителя. – М.: Просвещение, 2000. – 190 с.
8. Логинова О. Б. От«углубленки» к профильному обучению. //Химия в школе. – 2006. — №2. – стр. 14 –17.
9. Об основныхитогах первого этапа эксперимента по введению профильного обучения. // Химия вшколе. – 2005. — №2. – стр. 3 – 5
10.  Программы дляобщеобразовательных учреждений: Химия. 8 – 11 классы: общая, неорганическая,органическая / Министерство образования РФ. – М.: Дрофа, 2001. – 287 с.
11. Сборникинструктивно – методических материалов по организации предпрофильной подготовкиучащихся основной школы. Часть 1. / Министерство образования РФ. Министерствообразования Пензенской области – Пензенский областной институт повышенияквалификации и переподготовки работников образования. – Пенза: 2004. – 79 с.
12. Суматохин С. В. Опреподавании химии в условиях модернизации образования в 2003/04 учебномгоду.// Химия в школе. – 2003. — №5. – стр. 2 – 7.
13. Суматохин С. В.Об использовании учебников и пособий по химии в 2004/05 учебном году. // Химияв школе. – 2004. — №6. – стр. 2 – 6.
14. Тематическоеприложение к журналу «Вестник образования»/ Профильное обучение. Часть 1/Министерство образования и науки РФ. – М.: Просвещение, 2004. — №4 – 139с.
15.  Элективные курсыв профильном обучении / Министерство образования РФ – Национальный фондподготовки кадров. – М.: Вита – Пресс, 2004. – 144 с.