VẬT LIỆU POLIME I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Khái niệm về một số vật liệu: Chất dẻo, cao su, tơ, keo dán. -Thành phần, tính chất, ứng dụng và phản ứng điều chế các vật liệu polime.
2. Kĩ năng:
- So sánh các loại vật liệu.
- Viết các PTHH của phản ứng tổng hợp ra một số polime dùng làm chất dẻo, cao su và tơ tổng hợp.
- Giải các bài tập polime.
3. Thái độ:
- HS thấy được tầm quan trọng và ảnh hưởng của các vật liệu polime trong đời sống và sản xuất, để từ đó sử dụng một cách hợp lý.
- Có ý thức bảo vệ môi trường.
101
Hiểu rõ thành phần cấu tạo các vật liệu polime để có nhận thức đúng về ảnh hưởng của chúng đối với môi trường.
II. CHUẨN BỊ
GV: - Các mẫu vật liệu polime: chất dẻo, cao su, tơ, keo dán… Các tranh ảnh, hình vẽ, tư liệu liên quan đến bài giảng.
Hệ thống câu hỏi của bài.
HS: - Ôn tập và đọc trước bài mới, tìm hiểu chất liệu của một số dụng cụ sinh hoạt xung quanh
III. PHƯƠNG PHÁP
- Nêu vấn đề, đàm thoại, hoạt động nhóm.
- Sử dụng các bài tập có nội dung GDMT số 43, 44, 48, 49.
IV. TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG
1. Kiểm tra bài cũ: Phân biệt phản ứng trùng hợp và trùng ngưng. Lấy thí dụ minh hoạ.
2. Bài mới:
* GV nêu vấn đề: Hiện nay do tác dụng của môi trường xung quanh (không khí, nước, khí thải…) kim loại và hợp kim bị ăn mòn rất nhiều, trong khi đó các khoáng sản này ngày càng cạn kiệt, nhu cầu của con người ngày càng tăng. Vì vậy việc đi tìm các vật liệu mới là cần thiết, trong đó phải nói tới vật liệu polime.
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS NỘI DUNG Hoạt động 1: Tìm hiểu về chất dẻo.
GV yêu cầu:
- HS nghiên cứu SGK cho biết định nghĩa chất dẻo,vật liệu compozit, tính dẻo là gì? GV: Chất dẻo và các chất phụ gia gây ảnh hưởng tới môi trưòng như thế nào?
GV từ đó giáo dục các em sử dụng các chất dẻo sao cho hợp lý.
I – CHẤT DẺO
1. Khái niệm về chất dẻo và vật liệu compozit
- Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo.
- Tính dẻo là những vật thể bị biến dạng khi chịu tác dụng nhiệt độ và áp
102
- HS: Tìm hiểu SGK và cho biết thành phân của vật liệu mới (compozit) và những thành phần phụ thêm của chúng.
- HS: chất dẻo không bị vi sinh vật phân giải, khi lẫn vào đất gây khó khăn cho việc canh tác, đồng thời cây cối khó hấp thu chất dinh dưỡng và nước, động vật có thể ăn nhầm khiến chúng mắc bệnh rồi chết...
suất và vẫn giữ nguyên sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.
VD: PE, PVC, Cao su buna ...
- Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau và không tan vào nhau.
Thành phần compozit:
+ Chất nền (Polime): Nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn.
+ Chất độn: Sợi hoặc bột… + Chất phụ gia
GV yêu cầu HS viết PTHH của phản ứng trùng hợp các chất dẻo và ứng dụng của chúng.
- GV đặt câu hỏi liên hệ: Nêu tiện ích và tác hại của việc dùng túi nilong hàng ngày trong sinh hoạt của con người.
Các chất dẻo khá trơ nên tồn tại lâu gây ô nhiễm môi trường, hãy nêu phương pháp xử lý chất thải ấy.
- HS viết PTPƯ.
- HS: Các loại túi nilong được làm bằng chất dẻo PE rất nhẹ và bền tiện dụng để đựng đồ tuy nhiên vì PE là chất khá trơ về mặt hoá học, khó phân huỷ nên gây ô
2. Một số polime dùng làm chất dẻo a- Polietilen (PE) nCH2 = CH2 → (-CH2 - CH2 -)n b- Polivinylclorua (PVC) nCH2 = CH → (-CH2 - CH -)n Cl Cl
c- Polimetyl metacrylat (Thủy tinh hữu
cơ) COOCH3 COOCH3
nCH2 = C → (-CH2-C-)n
CH3 CH3
d- Nhựa phenol fomandêhit:
e- Polistiren: nCH = CH2 → (-CH - CH2 -)n C6H5 C6H5
103
nhiễm môi trường.
- HS: Thu gom chất thải, phân loại chất thải để đưa tới các nhà máy xử lí chất thải, có thể sử dụng các túi nhựa dễ phân huỷ hoặc các sản phẩm bao bì bằng giấy.
Hoạt động 2: Tìm hiểu về tơ.
GV cho HS quan sát một mẫu tơ tằm, yêu cầu các em nhận xét về đặc điểm bên ngoài.
⇒Rút ra định nghĩa tơ (SGK).
Yêu cầu hs nghiên cứu SGK từ đó phân loại tơ.
HS nghiên cứu SGK từ đó nêu đặc điểm các loại tơ và ứng dụng của nó.
- HS nhận xét: tơ gồm những sợi dài, mảnh, bền, đẹp…
II – TƠ
1. Khái niệm
Tơ là những polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định.
2.Phân loại
- Tơ thiên nhiên (sẵn có trong thiên nhiên) như bông, len, tơ tằm.
- Tơ hoá học (chế tạo bằng phương pháp hoá học) gồm:
+ Tơ tổng hợp: tơ nilon, capron, tơ nitron...
+ Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo: Tơ visco, tơ xenlulozo axetat...
3. Vài loại tơ tổng hợp thường gặp
* Tơ nilon-6,6
- Thuộc loại tơ poliamit vì các mắt xích nối với nhau bằng các nhóm amit (-CO-NH-); được điều chế từ hexametylen điamin và axit ađipic: n H2N[CH2]6NH2 +
nHOOC[CH2]4COOH →t0
( -HN[CH2]6NHCO[CH2]4CO -)n +
104
* Tơ nitron (hay olon)
CH2 CH CN RCOOR', t0 CH2 CH CN n n acrilonitrin poliacrilonitrin
Hoạt động 3: Tìm hiểu về cao su.
- Yêu cầu HS nghiên cứu SGK và quan sát sợi dây cao su mẫu của GV, cho biết định nghĩa cao su và phân loại.
- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và cho biết cấu trúc phân tử của cao su thiên nhiên. - GV liên hệ nước ta do điều kiện đất đai và khí hậu rất thuận tiện cho việc trồng cây sao su, cây công nghiệp có giá trị cao.
- GV đặt câu hỏi: Xăm lốp cũ được làm từ cao su gây ảnh hưởng tới môi trường như thế nào? Biện pháp khắc phục?
- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và cho biết định nghĩa cao su tổng hợp và đặc điểm của loại cao su này.
- HS nghiên cứu SGK và cho biết tính chất của cao su thiên nhiên và tính chất của nó. - HS: Cao su là chất lâu mòn, không tan trong nước, khó bị phân huỷ trong đất nên gây ô nhiễm môi trường. Biện pháp khắc phục: người ta có thể thu hồi một lượng lớn xăm lốp cũ để sản xuất dầu mỏ có chất lượng cao.
- HS: nghiên cứu SGK, sau đó viết PTHH
III. CAO SU
1.Khái niệm
Cao su là loại vật liệu polime có tính đàn hồi.
2.Phân loại
a-Cao su thiên nhiên
Cao su thiên nhiên là polime của isopren có cấu hình cis như sau :
C = C CH2 CH3 CH2 H n
- Cao su thiên nhiên có tính chất đàn hồi, không đẫn nhiệt và điện, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol,...nhưng tan trong xăng và benzen.
b- Cao su tổng hợp
- Cao su tổng hợp là loại vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ các ankađien bằng phản ứng trùng hợp.
- Một số loại cao su tổng hợp thông dụng:
105
của phản ứng tổng hợp cao su buna và cho biết những đặc điểm của loại cao su này.
nCH2 = CH - CH = CH2 →Na,p,t0
( CH2 - CH = CH - CH2 ) n Cao su buna có tính đàn hồi và độ
bền kém cao su thiên nhiên .
Hoạt động 4: Tìm hiểu về keo dán tổng hợp.
- GV cho HS xem mẫu keo dán và làm thí nghiệm đơn giản để chứng minh tính kết dính của keo dán.
GV nói thêm: Bản chất của keo dán là có thể tạo ra màng hết sức mỏng bền vững (kết dính nội) và bám chắc vào 2 mảnh vật liệu (kết kính ngoại).
- GV yêu cầu HS đọc SGK và nêu các cách phân loại keo dán.
- GV yêu cầu HS đọc SGK và nêu một số loại keo dán tổng hợp và keo dán thiên nhiên thường gặp.
- HS quan sát và rút ra nhận xét.
IV. KEO DÁN TỔNG HỢP
1. Khái niệm
Keo dán (keo dán tổng hợp hoặc keo dán tự nhiên) là loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính. 2. Phân loại a) Theo bản chất hóa học. b) Theo dạng. 3. Một số keo dán tổng hợp thông dụng
a) Keo dán epoxi: Làm từ polime có chứa nhóm epoxi.
CH2 CH
O
b) Keo dán ure – fomanđehit.
nH2N-CO-NH2 + nCH2=O t0, xt HN CO NH CH2 n+ nH2O
c) Nhựa vá săm .
d) Keo hồ tinh bột.
Hoạt động 5: Củng cố.
GV nhắc kiến thức trọng tâm bằng sơ đồ tư duy và yêu cầu học sinh trả lời: - Polime được ứng dụng làm những vật liệu nào trong đời sống?
106
107
TIỂU KẾT CHƯƠNG 2
Trên cơ sở lý luận và thực tiễn đã trình bày ở chương 1, trong chương này chúng tôi đã hoàn thành các công việc sau:
1. Phân tích nội dung và cấu trúc phần Hóa học Hữu cơ THPT.
2. Trình bày những cách xây dựng bài tập hóa học mới, nguyên tắc và quy trình xây dựng hệ thống bài tập có nội dung GDMT phần Hóa học Hữu cơ THPT. 3. Xây dựng hệ thống 117 bài tập có nội dung GDMT theo từng chương trong phần Hóa học Hữu cơ lớp 11 và 12, có kèm phần đáp án và hướng dẫn, cụ thể: - Lớp 11 có 32 bài tập tự luận và 30 bài tập trắc nghiệm khách quan. - Lớp 12 có 19 bài tập tự luận và 36 bài tập trắc nghiệm khách quan.
Hệ thống bài tập này vừa là nguồn tư liệu cho giáo viên tham khảo và cung cấp kiến thức GDMT cho học sinh.
4. Thiết kế 4 giáo án có sử dụng một số bài tập có nội dung giáo dục môi trường đã được xây dựng. Đó là các giáo án các bài: “Ankin”, “Nguồn hidrocacbon thiên nhiên”, “Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp” và “Vật liệu polime”.
5. Trình bày các cách sử dụng bài tập có nội dung GDMT trong dạy học Hóa học một cách hiệu quả: sử dụng các bài tập để nêu vấn đề cho HS khi nghiên cứu tài liệu mới, và sử dụng bài tập để củng cố kiến thức và kĩ năng cho HS trong các tiết luyện tập, ôn tập, thực hành.
108
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm
Đánh giá hiệu quả của hệ thống các bài tập GDMT đã xây dựng. Tính hiệu quả được thể hiện qua:
- Kết quả tiếp thu kiến thức môi trường của HS được nâng lên (thể hiện qua điểm số các bài kiểm tra của HS các lớp thực nghiệm và đối chứng).
- HS hứng thú học tập và yêu thích môn học hơn (thể hiện qua phiếu tham khảo ý kiến của HS).
Đánh giá tính khả thi của việc áp dụng hệ thống bài tập đã xây dựng vào quá trình dạy học hóa học (thể hiện qua việc tham khảo ý kiến GV).
3.2. Nội dung thực nghiệm
Chúng tôi chọn các nội dung thực nghiệm như sau: Lớp 11:
- Chương Hiđrocacbon không no : Bài “Ankin”.
- Chương Hiđrocacbon thơm. Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên. Hệ thống
hoá về hiđrocacbon: Bài “Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên”.
Lớp 12:
- Chương Este- Lipit : Bài “Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp”.
- Chương Polime và vật liệu polime: Bài “Vật liệu polime”.
3.3. Đối tượng thực nghiệm
Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở lớp 11 và 12 thuộc bốn trường sau: - THPT Việt Âu, quận Gò Vấp, TPHCM.
- THPT Trần Hưng Đạo, quận Gò Vấp, TPHCM. - THPT Lương Văn Can, quận 8, TPHCM.
109
Bảng 3.1. Danh sách các lớp thực nghiệm và đối chứng
Tên trường Lớp Lớp TN Sĩ Lớp ĐC Ban GV dạy học số Lớp Sĩ số
Trường THPT
Trần Khai Nguyên 12A3 54 12A5 55 bản Cơ Trần Đình Nhân Trường THPT
Trần Hưng Đạo 11A9 51 11A10 52 bản Cơ Nguyễn Chí Cương Trường THPT
Việt Âu 11A2 30 11A3 32 bản Cơ Hồ Minh Trang Trường THPT
Lương Văn Can 12A1 48 12A2 47 bản Cơ Dương Thị Thanh Tâm
3.4. Tiến hành thực nghiệm
3.4.1. Chọn và trao đổi với giáo viên thực nghiệm
Chúng tôi chọn GV dạy thực nghiệm trên cơ sở: + Nhiệt tình, có tinh thần trách nhiệm cao.
+ Có chuyên môn vững vàng, có kinh nghiệm trong giảng dạy. Từ đó chúng tôi đã chọn được các GV sau:
1. Cô Hồ Minh Trang, GV bộ môn Hoá trường THPT Việt Âu, dạy thực nghiệm bài “Ankin” (lớp thực nghiệm 11A2, lớp đối chứng 11A3).
2. Thầy Nguyễn Chí Cương, GV bộ môn Hoá trường THPT Trần Hưng Đạo, dạy thực nghiệm bài “Nguồn hidrocacbon thiên nhiên” (lớp thực nghiệm 11A9, lớp đối chứng 11A10).
3. Thầy Trần Đình Nhân, GV bộ môn Hoá trường THPT Trần Khai Nguyên, dạy thực nghiệm bài “Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp” (lớp thực nghiệm 12A3, lớp đối chứng 12A5).
4. Cô Dương Thị Thanh Tâm, GV bộ môn Hoá trường THPT Lương Văn Can, dạy thực nghiệm bài “Vật liệu polime” (lớp thực nghiệm 12A1, lớp đối chứng 12A2).
110
Chúng tôi đã trao đổi với GV thực nghiệm một số vấn đề trước khi thực nghiệm:
+ Tình hình học tập, năng lực nhận thức của HS các lớp về môn Hóa.
+ Đánh giá của các GV về hệ thống bài tập và về các giáo án thực nghiệm có lồng ghép nội dung GDMT.
+ Mỗi GV được cung cấp giáo án thực nghiệm đã thiết kế, phiếu học tập, các bài kiểm tra, các tư liệu hỗ trợ...
+ Mỗi GV thực hiện một bài dạy theo hai phương pháp khác nhau: ở lớp TN sẽ được học theo giáo án đã thiết kế (sử dụng lồng ghép hệ thống bài tập có nội dung giáo dục môi trường), còn lớp ĐC thì học theo giáo án thông thường (không lồng ghép các bài tập về môi trường).
3.4.2. Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
Chúng tôi chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng tương đương về các mặt: + Số lượng học sinh.
+ Điểm trung bình môn hóa năm trước.
+ Cùng học chương trình cơ bản và do cùng một GV dạy học.
3.4.3. Tiến hành hoạt động dạy học trên lớp
Trên cơ sở thống nhất về nội dung và phương pháp dạy học, chuẩn bị đầy đủ phương tiện dạy học, chúng tôi đã tiến hành cho các GV giảng dạy ở các lớp TN và ĐC.
Qua theo dõi lịch trình giảng dạy, học tập tại các trường thực nghiệm, chúng tôi đã cho thực nghiệm theo thời gian như sau:
+ Chương trình Hóa học Hữu cơ lớp 11 bắt đầu ở học kì II, nên khối lớp 11 được thực nghiệm vào thời gian từ tháng 1/2012 đến tháng 4/2012.
+ Chương trình Hóa học Hữu cơ lớp 12 bắt đầu ở học kì I, nên khối lớp 12 được thực nghiệm vào thời gian từ tháng 9/2011 đến tháng 12/2011.
111
3.4.4. Tiến hành kiểm tra
Sau khi dạy xong mỗi giáo án, GV thực nghiệm cho HS tiến hành làm bài kiểm tra.
+ Bài “Ankin”: 1 bài kiểm tra 15 phút gồm 5 câu trắc nghiệm và 1 câu tự luận. + Bài “Nguồn Hidrocacbon thiên nhiên”: 1 bài kiểm tra 30 phút gồm 10 câu trắc nghiệm và 2 câu tự luận.
+ Bài “Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp”: 1 bài kiểm tra 15 phút gồm 5 câu trắc nghiệm và 1 câu tự luận.
+ Bài “Vật liệu polime”: 1 bài kiểm tra 30 phút gồm 10 câu trắc nghiệm và 2 câu tự luận.
Các câu hỏi dùng cho kiểm tra được lấy từ hệ thống bài tập có nội dung giáo dục môi trường đã xây dựng.
3.4.5.Chấm bài kiểm tra, tổng hợp kết quả
Sắp xếp kết quả theo thứ tự từ thấp đến cao, phân thành 3 nhóm: + Nhóm khá, giỏi có các điểm 7, 8, 9, 10.
+ Nhóm trung bình có các điểm 5, 6.