close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;doc

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
ЕСТЕСТВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
(Наименование факультета (филиала), где реализуется данная дисциплина)
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Б3.В.ОД.22 ХИМИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
(Наименование дисциплины (модуля))
Направление подготовки
050100 Педагогическое образование
(шифр, название направления)
Направленность (профиль) подготовки
Биология и химия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
(очная ,заочная, очно-заочная и др.)
Новокузнецк
20 14
(город)
1
СОДЕРЖАНИЕ
1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю),
соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы
_________________ ................................................................. Ошибка! Закладка не определена.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата / специалитета /
магистратуры (выбрать) ...................................................................................................................... 5
3. Объем дисциплины (модуля) в зачетных единицах с указанием количества
академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с
преподавателем (по видам занятий) и на самостоятельную работу обучающихся ...................... 5
3.1. Объём дисциплины (модуля) по видам учебных занятий (в часах) ................................. 5
4. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с
указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных
занятий .................................................................................................................................................. 6
4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкость по видам учебных занятий (в
академических часах) .......................................................................................................................... 6
4.2 Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) ................ 6
5. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы
обучающихся по дисциплине (модулю) .......................................................................................... 10
6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
обучающихся по дисциплине (модулю) .......................................................................................... 11
6.1 Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине (модулю) ......................................... 12
6.2 Типовые контрольные задания или иные материалы ....................................................... 13
6.3 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующие этапы
формирования компетенций............................................................................................................. 18
7. Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для
освоения дисциплины (модуля) ....................................................................................................... 18
а) основная учебная литература: .............................................................................................. 18
б) дополнительная учебная литература: .................................................................................. 18
8. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
(далее - сеть "Интернет"), необходимых для освоения дисциплины (модуля)* ......................... 19
9. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля) ............. 19
10. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости).................................................................................................................................. 21
11. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления
образовательного процесса по дисциплине (модулю) ................................................................... 21
12. Иные сведения и (или) материалы ...................................................................................... 22
12.1. Перечень образовательных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю) ................................................................... 22
2
Рабочая программа
Выписка из ВОС
Индекс по
Наименование дисциплины и её содержание
ВОС
Б3.В.ОД.22 Полимеры, их многообразие и химические особенности;
основные понятия и определения химии ВМС; важнейшие
представители природных и синтетических высокомолекулярных веществ, макромолекулы и их поведение в растворах, полимерные тела; структурные характеристики и
химические превращения полимеров; синтез полимерных
материалов и аспекты их практического использования.
Трудоемкость
по ВОС
108
1. Цели и задачи дисциплины
Дисциплина ориентирует на подготовку к учебно-воспитательной; культурно- просветительной профессиональной деятельности учителя химии, решению типовых профессиональных задач в учреждениях среднего общего (полного) образования. Её изучение
способствует решению следующих типовых задач профессиональной деятельности: осуществление процесса обучения химии в соответствии с образовательной программой;
формирование общей культуры учащихся:
в области учебно-воспитательной деятельности:
- осуществление процесса обучения химии в соответствии с образовательной программой;
- планирование и проведение учебных занятий по химии с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом;
- использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения химии;
- применение современных средств оценивания результатов обучения;
- работа по обучению и воспитанию с учетом коррекции отклонений в развитии;
в области социально-педагогической деятельности:
- проведение профориентационной работы;
в области культурно-просветительной деятельности:
- всестороннее и гармоничное развитие моральных качеств;
- формирование общей культуры учащихся;
в области научно-методической деятельности:
- выполнение научно-методической работы, участие в работе научно-методических объединений;
в области организационно-управленческой деятельности:
- рациональная организация учебного процесса с целью укрепления и сохранения здоровья школьников;
3
- обеспечение охраны жизни и здоровья учащихся во время образовательного процесса;
- организация контроля за результатами обучения и воспитания
Цель: сформировать общий подход к рассмотрению свойств полимеров, сформировать
понятия и представления об их разнообразии и химических особенностях.
Задачи:
1) сформировать у студентов понимание значимости изучения курса в естественно научном образовании будущего учителя химии;
2) сформировать навыки и умения использования в будущей профессиональной деятельности знаний по химии высокомолекулярных соединений;
3) познакомиться со структурными характеристиками, химическими свойствами и превращениями полимеров;
4) уяснить основные аспекты практического использования полимеров.
2. Требования к усвоению дисциплины.
Студент, изучивший дисциплину химия высокомолекулярных соединений должен обладать следующими специальными компетенциями:
- Владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики: явлений и процессов, изучаемых химией и физикой (СК-10);
- Владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых веществ и химических соединений, имеет представление об электронном строении атомов и молекул,
закономерностях химических превращений веществ (СК-11);
Студент должен знать: строение полимеров, их разнообразие и химические особенности;
важнейших представителей природных и синтетических высокомолекулярных веществ;
макромолекулы и их поведение в растворах, полимерные тела; структурные характеристики, химические свойства и превращения полимеров и др.
Студент должен уметь: объяснять механизмы протекания химических реакций; анализировать проделанную работу; применять знания об особенностях строения высокомолекулярных соединений на практике; осуществлять синтез полимерных материалов, ориентироваться в методах их практического использования и др.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы
Аудиторная работа (всего)
Лекции
Лабораторные занятия
Практические занятия
Самостоятельная работа
Общая трудоемкость
Объем (кол-во час.)
48
12
24
12
60
108
4. Семестры и вид отчетности по дисциплине
Семестр
Форма итогового контроля
4
9
зачёт с оценкой
5. Содержание дисциплины
5.1 Разделы, темы дисциплины и формы учебной работы
№
Разделы, темы
1
Полимеры, их многообразие и
химические особенности.
Основные понятия и определения
химии ВМС.
Синтез ВМС: ценпые и ступенчатые процессы образования макромолекул.
Синтез ВМС: привитых и блоксополимеров.
Химические превращения полимеров
Синтез важнейших полимерных
материалов и аспекты их практического использования.
Итого
2
3
4
5
6
Лекции
(кол-во
час.)
Лабораторные занятия (кол-во
час.)
Практические
работы
(кол-во час.)
Самостоятельная работа(кол-во час.)
2
4
2
4
2
4
2
4
2
4
2
12
2
4
2
5
2
4
2
20
2
4
2
15
12
24
12
60
5
5.2 Тематическое планирование.
№
Раздел ВОС
1
Лекции
Полимеры, их мно- Лекция № 1. Полимеры, их многообразие и химиче- гообразие и химические особенноские особенности.
сти.
(колво
час.)
2
Практические работы
(кол
Лабораторные работы
(кол-во
во
час.)
час.)
2
2
Лабораторная работа №
Практическая работа
1. Свойства эластомеров
№ 1. Эластомеры (каучуки), пластомеры (пластмассы), волокнообразующие и
пленкообразующие полимеры.
(каучуков),
(пластмасс).
пластомеров
Лабораторная работа №
2. Свойства волокнообра-
2
зующих и пленкообразующих полимеров.
2
3
4
Основные понятия и Лекция № 2. Основные понятия и
определения химии определения химии ВМС.
ВМС.
Синтез ВМС: ценпые Лекция № 3. Синтез ВМС.
и ступенчатые про- Цепные и ступенчатые процессы
цессы образования образования макромолекул.
макромолекул.
Синтез ВМС: приви- Лекция № 4. Синтез ВМС.
тых и блоксополиме- Синтез привитых и блоксополимеров.
ров.
2
Практическая работа
№ 2. Номенклатура ВМС.
Практическая работа
№ 3. Структурные формулы
2
2
полимерных макромолекул.
Практическая работа
№ 4. Особенности полиме-
Лабораторная работа №
3.Основные понятия и
определения ВМС:
Лабораторная работа №
4.Классификация ВМС.
Лабораторная работа №
5. Общая классификация по-
2
2
4
лимеров по изменению химического строения составного
повторяющегося звена цепи.
2
ризации при глубоких стадиях
превращения.
Лабораторная работа №
6. Методы синтеза ВМС.
Лабораторная работа №
7. Влияние различных факто-
4
ров на скорость полимеризации и молекулярную массу
образующегося
полимера
Лабораторная работа №
8. Методы осуществления
ступенчатой полимеризации.
5
Химические превра- Лекция № 5. Химические превращения полимеров
щения полимеров
Классификация
химических
реакций
Практическая работа
№ 5. Макромолекулярные
реакции. Деструкция макро-
4
Лабораторная работа №
9. Химическая деструкция
полимеров.
8
ВМС. Полимераналогичные превращения.
Химическая модификация как метод
направленного изменения свойств природных и синтетических полимеров. Отличия полимераналогичных превращений
от соответствующих реакций низкомолекулярных соединений. Реакции сшивания
макромолекул.
6
Синтез важнейших Лекция № 6. Синтез важнейших
полимерных матери- полимерных материалов и аспекты
алов и аспекты их их практического использования.
практического
использования.
Лабораторная работа №
10. Деструкция полимеров в
молекул.
результате физических воздействий.
Практическая работа
№ 6. Полимеры диеновых
углеводородов.
Лабораторная работа №
11. Ионнообменные смолы.
Лабораторная работа №
12. Природные биополимеры: углеводы, белки,
нуклеиновые кислоты.
5.3 Содержание дисциплины и результаты ее изучения
№
п/п
1.
Тема и её содержание
Интерактивные формы
проведения
Полимеры, их многообразие и химические особенности.
Лекция № 1. Полимеры, их многообразие и химические особенности.
Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их значение. Краткий исторический очерк науки о
ВМС. Отрасли промышленности, основанные на переработке ВМС. Связь химии полимеров с другими науками химического цикла. Тенденции в развития науки о ВМС и промышленности полимерных материалов.
Практическая работа № 1. Эластомеры (каучуки), пластомеры (пластмассы), волокнообразу- Работа в малых
ющие и пленкообразующие полимеры.
группах
Лабораторная работа № 1. Свойства эластомеров (каучуков), пластомеров (пластмасс).
Лабораторная работа № 2. Свойства волокнообразующих и пленкообразующих полимеров.
2.
Основные понятия и определения химии ВМС.
Лекция № 2. Основные понятия и определения химии ВМС.
Особенности ВМС; их отличия от низкомолекулярных соединений. Пространственные формы полимерных молекул. Нерегулярные и регулярные полимеры. Стереорегулярные ВМС (изотактиче-
Лекция-
Результаты обучения, формируемые компетенции
СК-10
Владеть
основными
химическими и физическими
понятиями,
знаниями фундаментальных законов химии и физики: явлений
и процессов, изучаемых химией и физикой
СК-11
Владеть знаниями о
составе, строении и
химических свойствах
7
ские, синдиотактические и др.). Возможность переработки полимеров в изделия в зависимости от
структурной формулы макромолекул.
визуализация
Практическая работа № 2. Номенклатура ВМС.
Рациональная и систематическая, основанная на химическом строении повторяющегося звена. Номенклатура
регулярных линейных однотяжных полимеров (ИЮПАК). Особенности номенклатуры сополимеров, неорганических и элементорганических полимеров.
Лабораторная работа № 3. Основные понятия и определения ВМС: полимер, олигомер, макромолекула, мономер, составное повторяющееся звено, молекулярная масса (типы усреднения), полимеризация, степень (коэффициент) полимеризации, период идентичности, гомополимеры, сополимеры, блоксополимеры, привитые и разветвленные полимеры.
Лабораторная работа № 4.Классификация ВМС. Природные, искусственные и синтетические
полимеры. Гомоцепные (в том числе, карбоцепные), гетероцепные, элементорганические и неорганические полимеры.
3.
Синтез ВМС: ценпые и ступенчатые процессы образования макромолекул.
Лекция № 3. Синтез ВМС: ценпые и ступенчатые процессы образования макромолекул.
Мономеры – исходные продукты для синтеза ВМС. Функциональность и классификация мономеров. Особенности цепной и ступенчатой полимеризации. Классификация полимеров по процессам образования.
Цепные процессы образования макромолекул. Аддиционная полимеризация. Виды цепной полимеризации.
Радикальная и ионная полимеризации. Механизм цепной полимеризации (Н.Н. Семенов). Виды полимеризации.
Практическая работа № 3. Структурные формулы полимерных макромолекул. Линейные (одно- и
двухтяжные), макроциклические, циклоцепные, разветвленные и сшитые.
Лабораторная работа № 5. Общая классификация полимеров по изменению химического строения
составного повторяющегося звена цепи: класс – подкласс – группа – подгруппа – вид.
Лабораторная работа № 6. Методы синтеза ВМС. Реакции образования макромолекул: цепные, ступенчатые, полимераналогичные; критерии отнесения.
4.
Работа в малых
группах
Работа в малых
группах
СК-13
Владеть классическими и современными
методами анализа веществ, быть способным к постановке эксперимента, анализу и
оценке лабораторных
исследований
Работа в малых
группах
СК-13
Владеть классическими и современными
методами анализа веществ, быть способным к постановке эксперимента, анализу и
оценке лабораторных
исследований
Лекциявизуализация
Синтез ВМС: привитых и блоксополимеров.
Лекция № 4. Синтез ВМС: привитых и блоксополимеров.
Строение, классификация, методы синтеза и свойства привитых и блоксополимеров. Получение сополимеров
передачей цепи на полимер; введением в полимер групп, легко распадающихся при нагревании или облучении с образованием макрорадикалов; с помощью окислительно-восстановительных систем; применение
«живых» полимеров; поликонденсационные методы и др. Способы осуществления привитой сополимеризации без образования гомополимера. Пространственные блоксополимеры. Применение привитых и блоксополимеров.
Практическая работа № 4. Особенности полимеризации при глубоких стадиях превращения. Гельэффект. Реакция передачи цени через растворитель, мономер, полимер, инициатор и специально вводимые
вещества. Теломеризация.
простых веществ и химических соединений,
иметь представление
об электронном строении атомов и молекул,
закономерностях химических превращений
веществ
8
Лабораторная работа № 7. Влияние различных факторов на скорость полимеризации и молекулярную
массу образующегося полимера (влияние концентрации инициатора и мономера, температуры и давления).
Роль кислорода и примесей в процессе полимеризации.
Лабораторная работа № 8. Методы осуществления ступенчатой полимеризации. Поликонденсация в
расплаве, растворе, твердой фазе. Эмульсионная и межфазная поликонденсации, их основные особенности.
5.
Химические превращения полимеров
Лекция № 5. Химические превращения полимеров
Классификация химических реакций ВМС. Полимераналогичные превращения. Химическая модификация
как метод направленного изменения свойств природных и синтетических полимеров. Отличия полимераналогичных превращений от соответствующих реакций низкомолекулярных соединений. Реакции сшивания
макромолекул.
Практическая работа № 5. Макромолекулярные реакции. Деструкция макромолекул. Деструкция полимеров при синтезе ВМС и эксплуатации полимерных изделий. Реакции концевых групп макромолекул. Их
значение в синтезе блоксополимеров.
Лабораторная работа № 9. Химическая деструкция полимеров (гидролиз, ацидолиз, аминолиз,
алкоголиз).
Работа в малых
группах
Лабораторная работа № 10. Деструкция полимеров в результате физических воздействий (термическая, фотохимическая, радиационнохимическая, механохимическая).
6.
Синтез важнейших полимерных материалов и аспекты их практического использования.
Лекция № 6. Синтез важнейших полимерных материалов и аспекты их практического использования.
Карбоцепные полимеры. Общие сведения об ионнообменных смолах.
Полимерные ароматические углеводороды. Понятие о термопластичных и термореактивных полимерах. Полимеры, содержащие азот в основной цепи. Полиамиды, полиимиды, полиуретаны, поликарбамиды, мочевино- и меламиноформальдегидные смолы. Термостойкие полимеры. Общие представления о строении нуклеиновых кислот и белков. Общие сведения об элементорганических и неорганических полимерах; специфика
свойств.
Практическая работа № 6. Полимеры диеновых углеводородов. Полибутадиен и полиизопрен, полихлоропрен. Природный и синтетический каучуки (С.В. Лебедев). Сополимеры на основе диеновых углеводородов. Вулканизация.
Лабораторная работа № 11. Ионнообменные смолы.
Лабораторная работа № 12. Природные биополимеры: углеводы, белки, нуклеиновые
кислоты.
Работа в малых
группах
СК-11
Владеть знаниями о
составе, строении и
химических свойствах
простых веществ и химических соединений,
иметь представление
об электронном строении атомов и молекул,
закономерностях химических превращений
веществ
СК-11
Владеть знаниями о
составе, строении и
химических свойствах
простых веществ и химических соединений,
иметь представление
об электронном строении атомов и молекул,
закономерностях химических превращений
веществ
9
6. Виды самостоятельной работы студентов
Название раздела, темы
№
п/п
1
Полимеры, их многообразие и
химические особенности.
Самостоятельная работа студентов
Количество
Виды самосточасов в
Сроки выполятельной рабосоотв. с тематинения
ты
ческим планом
Анализ лите- 1,2 недели
ратуры. Подготовка к лабораторным и
практическим
работам.
Анализ лите2-4
ратуры. Поднедели
готовка к лабораторным и
практическим
работам.
Вопросы
зачёта
12
Анализ литературы. Подготовка к лабораторным и
практическим
работам.
Вопросы
зачёта
5
Анализ лите- 5 неделя
ратуры. Подготовка к лабораторным и
практическим
работам.
Анализ лите- 5-7-я неделя
ратуры. Под-
4
Роль полимерных материалов в ускорении научно-технического процесса.
Экологические аспекты применения полимерных материалов.
2
Основные понятия и определения химии ВМС.
4
Основные понятии и определения ВМС:
полимер, олигомер, макромолекула, мономер, составное повторяющееся звено,
молекулярная масса (типы усреднения),
полимеризация, степень (коэффициент)
полимеризации, период идентичности,
гомополимеры, сополимеры, блоксополимеры, привитые и разветвленные полимеры.
3
Синтез ВМС: ценпые и ступенчатые процессы образования
макромолекул.
Формы
контроля
Термическая, фотохимическая, радиационная, инициированная и другие виды
полимеризации.
Типы
инициаторов.
Окислительно-восстановительное инициирование. Понятие о полимеризации элементорганических и неорганических гетероциклов: циклосилоксаны (К.А. Андрианов), циклофосфазены. Особенности
ступенчатых поликонденсационных реакций (В. Карозерс). Классификация мономеров для поликонденсации. Гомо- и гетерополиконденсация. Радикальная и
4,5
недели
Вопросы
зачёта
ионная сополимеризация ненасыщенных мономеров. Стерический и полярный эффекты при радикальной
сополимеризации. Сополимеризация
гетероциклов. Методы осуществления
ступенчатой полимеризации. Поликонденсация в расплаве, растворе,
твердой фазе. Эмульсионная и межфазная поликонденсации, их основные особенности.
4
Синтез ВМС: привитых и блоксополимеров.
Реакции концевых групп макромолекул. Их значение в синтезе блоксополимеров.
5
Химические превращения полимеров
20
Вопросы
зачёта
Вопросы
зачёта
10
Реакционная способность полимеров (полимерные эффекты): доступность функциональных групп, влияние соседних
групп, стерический, электростатический и
надмолекулярный эффекты.
Применение деструкции полимеров как
сознательной, целенаправленной реакции.
Деструкция полимеров в результате физических воздействий (термическая, фотохимическая, радиационнохимическая,
механохимическая). Особенности деструкции макромолекул в твердом состоянии.
Окислительные превращения полимеров:
зарождение цепи, ее разветвление и обрыв.
Старение полимеров. Пути замедления
или предотвращения деструкции. Применение стабилизаторов и антиоксидантов;
современные тенденции.
Макромолекулярные реакции. Деструкция макромолекул. Деструкция полимеров при синтезе ВМС и эксплуатации полимерных изделий.
6
Синтез важнейших полимерных
материалов и аспекты их практического использования.
готовка к лабораторным и
практическим
работам.
15
Полимеры диеновых углеводородов. Полибутадиен и полиизопрен, полихлоропрен. Природный и синтетический каучуки (С.В. Лебедев). Сополимеры на основе
диеновых углеводородов. Вулканизация.
Гетероцепные полимеры. Полимеры, содержащие кислород в основной цепи.
Простые и сложные полиэфиры. Полиацетали. Полисахариды. Целлюлоза, крахмал и их производные. Понятие о полисахаридах, связанных с биологическими
мембранами.
Анализ литературы. Подготовка к лабораторным и
практическим
работам.
7-8 неделя
Вопросы
зачёта
7. Содержание текущего и итогового контроля
Материалы, определяющие порядок и содержание проведения промежуточных и
итоговых аттестаций, соответствуют требованиям ВОС, приказам, распоряжениям и рекомендациям учебно-методического отдела академии.
Материалы, определяющие порядок и содержание промежуточных и итоговой
аттестаций, включают:
- контрольные вопросы по темам дисциплины;
- фонд индивидуальных домашних заданий;
- перечень тем к зачёту.
Итоговая оценка знаний и умений по дисциплине складывается из трех частей:
- 20 % оценки текущего контроля;
- 30 % оценка за тестовые задания;
- 50 % оценка за зачёт.
8.Список литературы
11
№
п/п
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Наличие в
библиотеке
(кол-во экз.)
Наименование
Основная литература
Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. – М.: Высшая школа,
1992.
Практикум по высокомолекулярным соединениям/Под ред. В.А. Кабанова. – М.: Химия, 1985.
Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений. – М.: Химия, 1976.
Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. – М.: Высшая школа,
1981.
Дополнительная литература
Говарикер В.Р., Висванатхан Н.В., Шридхар Дж. Полимеры. – М.:
Наука, 1990.
Ерусалимский Б.Л., Любецкий С.Г. Процессы ионной полимеризации. – М.: Химия, 1974.
Зильберман Е.Н., Наволокина Р.А. Примеры и задачи по химии высокомолекулярных соединений. – М.: Высшая школа, 1985.
Иванчев С.С. Радикальная полимеризация. – М.: Химия, 1985.
Касьянова А.А., Добранина Л.Е. Лабораторный практикум по физике и химии высокомолекулярных моединений. – М.: Легкая индустрия, 1979.
Коршак В.В., Виноградова С.В. Неравновесная поликонденсация. –
М.: Наука, 1972.
Коршак В.В., Виноградова С.В. Равновесная поликонденсация. – М.:
Наука, 1981.
Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. – М.:
Высшая школа, 1988.
Оудиан Дж. Основы химии полимеров. – М.: Мир, 1974.
Платэ Н.А., Васильев А.Е. Физиологически активные полимеры. –
М.: Химия, 1986.
Практикум по химии и физике полимеро/Под ред. В.Ф. Куренкова. –
М.: Химия, 1995.
Роговин З.А. Химия целлюлозы. – М.: Химия, 1972.
Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Кошаева В.Н. Введение в химию
полимеров. – М.: Высшая школа, 1988.
Соколов Л.Б. Основы синтеза полимеров методом поликонденсации. – М.: Химия, 1979.
Тагер А.А. Физико-химия полимеров. – М.: Химия, 1978.
Федтке М. Химические реакции полимеров. – М.: Химия, 1989.
9. Материально-техническое и программное обеспечение дисциплины
№
п/п
№ аудитории, кабинета /
средства обучения
Кол-во единиц
оборудования
Кабинет химии
1 Реактивы для проведения В необходилабораторных работ
мом количе-
Форма
использования
Ответственный
(должность)
Проведение лабораторных Ст. лаб. Ромаработ
нов В. Ю.
12
2 Химическая посуда.
3 Таблицы, справочные материалы
4 Персональный компьютер
стве
В необходимом количестве
1
Лабораторные работы
Ст. лаб. Романов В. Ю.
Раздаточный материал на
практических занятиях
Доступ к образовательным
ресурсам во время самостоятельной работы студентов
Ст. лаб. Романов В. Ю.
Ст. лаб. Романов В. Ю.
10. Методические рекомендации по реализации дисциплины в образовательном процессе
10.1 Методические рекомендации для студентов.
Изучение Химии высокомолекулярных соединений чрезвычайно важно для подготовки учителей химии. Программа по данному предмету учитывает особенности специальности «Химии». Она включает детальную характеристику химической лаборатории,
правилам работы в ней. Много внимания уделено основам безопасности при работе с реактивами и основным химическим операциям.
Предлагаемые варианты заданий (тесты, конспектирование вопросов самостоятельной работы) преследуют цель выявить умение студентов работать с учебниками, самостоятельно отбирать, анализировать и обобщать материал, разбираться в деталях поставленного вопроса. Вопросы, задачи и упражнения даются строго в определённой последовательности в соответствии с программой. В связи с тем, что они носят обобщающий характер и требуют для ответа чёткого отбора основного материала, рекомендуется
перед выполнением заданий внимательно проработать учебный материал.
МЕТОДИКА РАБОТЫ С ЛЕКЦИОННЫМ МАТЕРИАЛОМ
1. Обязательным условием является посещение всех лекций и конспектирование
излагаемого материала.
2. Усвоение и закрепление материалов лекции необходимо проводить в первые дни
после её прослушивания, так как это потребует наименьших затрат времени на изучение
данной темы.
3. Вначале необходимо изучить конспект лекции, схемы и рисунки, приведённые в
нём. При необходимости следует обратиться к рекомендованной литературе и дополнить
лекционные сведения.
4. В заключение мысленно проработать ответы на вопросы плана лекции.
5. В случае пропуска лекции изучение материала и подготовку реферата по теме
лекции проводить по рекомендованной литературе. При этом значительно увеличивается
время самоподготовки.
6. Повторно возвратиться к материалам лекции необходимо:
- при подготовке к итоговому занятию;
- при подготовке к итоговому контролю (при этом необходимо обратить внимание
на объём контрольных вопросов).
ОТРАБОТКИ ПРОПУЩЕННЫХ ЛЕКЦИЙ И ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
1. Все пропущенные лекции и лабораторные занятия отрабатываются студентами в
полном объёме (час за час).
2. Пропущенные занятия отрабатываются преподавателю в дни его работы со студентами по графику индивидуальной работы.
13
3. Для отработок пропущенных лекций необходимо, используя рекомендованную
литературу, составить реферат по всем вопросам плана лекции и по результатам собеседования с лектором получить по теме лекции зачет.
4. Для отработки лабораторного занятия необходимо самостоятельно подготовиться по теме занятия. Во время отработки изучить и усвоить практическую часть занятия, а
затем ответить на положительную оценку преподавателю.
5. При наличии неотработанных лекций и лабораторных занятий студенты не допускаются к итоговому контролю. Если студент пропустил более 50 % лабораторных занятий, то он отрабатывает их по индивидуальному плану во внеаудиторное время.
10.2 Методические рекомендации для преподавателей.
Курс «Химия высокомолекулярных соединений» продолжает цикл химических
дисциплин специальности «Химия». Он строится на базе знаний по химическим дисциплинам, полученных при обучении в ВУЗе и предполагает систематизацию, дальнейшее
углубление и расширение этих знаний.
При отборе материала учитывается, что химическое образование является элементом общей культуры и одной из составляющих подготовки будущего учителя химии. Содержательное направление дисциплины направлено на формирование научного мировоззрения и создание единой научной картины окружающего мира; обусловлено кругом задач, которые рассматриваются в дисциплинах естественно-научного цикла, и необходимостью установления внутрипредметных и межпредметных связей.
Структура и логика построения курса включает в себя лекции, лабораторные работы, практические работы, самостоятельную работу.
Большая часть курса посвящена химии полимеров, их разнообразию и химическим
особенностям.
Лабораторные занятия включают себя выполнение лабораторных работ. Проверка
знаний студентов осуществляется на каждом занятии (вопросы тестов), проводятся контрольные работы.
Химия высокомолекулярных соединений изучается на пятом курсе. В девятом семестре предусмотрена сдача зачета. На аудиторные занятия отводится 48 часов и на самостоятельную работу 60 часов.
11. Дидактические материалы
В состав дидактических материалов в обязательном порядке входят:
а) практикум по дисциплине (описание хода лабораторных занятий);
б) контрольно-измерительные материалы.
14
Содержание курса и контрольные разделы
1. Введение
Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их значение. Краткий исторический
очерк науки о ВМС. Распространение ВМС в природе. Отрасли промышленности, основанные на переработке ВМС. Эластомеры (каучуки), пластомеры (пластмассы), волокнообразующие и пленкообразующие полимеры. Связь химии полимеров с другими науками
химического цикла. Успехи в изучении биополимеров. Роль полимерных материалов в
ускорении научно-технического процесса. Тенденции в развития науки о ВМС и промышленности полимерных материалов. Экологические аспекты применения полимерных материалов.
2. Основные понятия и определения химии ВМС
Полимер, олигомер, макромолекула, мономер, составное повторяющееся звено,
молекулярная масса (типы усреднения), полимеризация, степень (коэффициент) полимеризации, период идентичности, гомополимеры, сополимеры, блоксополимеры, привитые
и разветвленные полимеры.
Особенности ВМС; их отличия от низкомолекулярных соединений. Пространственные формы полимерных молекул. Нерегулярные и регулярные полимеры. Стереорегулярные ВМС (изотактические, синдиотактические и др.). Структурные формулы полимерных макромолекул. Линейные (одно- и двухтяжные), макроциклические, циклоцепные, разветвленные и сшитые. Возможность переработки полимеров в изделия в зависимости от структурной формулы макромолекул.
Классификация ВМС. Природные, искусственные и синтетические полимеры. Гомоцепные (в том числе, карбоцепные), гетероцепные, элементорганические и неорганические полимеры. Общая классификация полимеров по изменению химического строения
составного повторяющегося звена цепи: класс – подкласс – группа – подгруппа – вид.
Номенклатура ВМС. Рациональная и систематическая, основанная на химическом
строении повторяющегося звена. Номенклатура регулярных линейных однотяжных полимеров (ИЮПАК). Особенности номенклатуры сополимеров, неорганических и элементорганических полимеров.
3. Синтез высокомолекулярных соединений
Мономеры – исходные продукты для синтеза ВМС. Функциональность и классификация мономеров. Взаимосвязь между функциональностью мономера и строением полимера. Методы синтеза ВМС. Реакции образования макромолекул: цепные, ступенчатые,
полимераналогичные; критерии отнесения. Особенности цепной и ступенчатой полимеризации. Классификация полимеров по процессам образования.
3.1. Цепные процессы образования макромолекул. Аддиционная полимеризация.
Виды цепной полимеризации. Радикальная и ионная полимеризации. Механизм цепной
полимеризации (Н.Н. Семенов). Элементарные акты процесса: образование активного
центра, рост и обрыв цепи. Скорость и энергия активации отдельных актов. Связь между
строением мономера и его способностью к полимеризации.
Радикальная полимеризация алкенов и их производных. Механизм процесса. Методы инициирования свободно-радикальной полимеризации. Термическая, фотохимическая,
радиационная, инициированная и другие виды полимеризации. Типы инициаторов. Окислительно-восстановительное инициирование. Рост и обрыв цепи. Особенности полимеризации при глубоких стадиях превращения. Гель-эффект. Реакция передачи цени через растворитель, мономер, полимер, инициатор и специально вводимые вещества. Теломеризация. Влияние различных факторов на скорость полимеризации и молекулярную массу образующегося полимера (влияние концентрации инициатора и мономера, температуры и
давления). Роль кислорода и примесей в процессе полимеризации. Молекулярно-массовое
распределение в радикальной полимеризации.
Особенности полимеризации мономеров с двумя и более ненасыщенными связями.
Циклическая полимеризация.
Методы осуществления радикальной полимеризации. Полимеризация в массе (блоке), растворе, эмульсионная (С.С. Медведев) и суспензионная. Влияние метода полимеризации на молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение образующегося полимера. Полимеризация в твердой фазе.
Ионная полимеризация алкенов и их производных. Виды полимеризации. Катализаторы ионной полимеризации. Реакционная способность мономеров в реакциях ионной
полимеризации.
Катионная полимеризация. Типы катализаторов (протонные кислоты, соли карбония, комплексы кислот Льюиса). Роль сокатализаторов. Механизм процесса. Реакция передачи цепи. Влияние условий проведения реакции, природы растворителя и противоиона
на скорость полимеризации и молекулярную массу образующегося полимера. Ингибирование полимеризации.
Анионная полимеризация. Типы катализаторов. Механизм процесса. Инициирование полимеризации путем переноса электрона. Радикал-ионы. Особенности обрыва цепи
при анионной полимеризации. «Живые» полимеры. Полимеризация неполярные мономеров в неполярных и полярных средах; особенности анионной полимеризации полярных
мономеров. Влияние степени поляризации связи «углерод-металл» в металлорганических
катализаторах на строение активного центра и механизм полимеризации. Стереорегулирование при анионной полимеризации неполярных мономеров.
Ионная полимеризация мономеров по карбонильной группе и ненасыщенным связям типа: −С≡N; −N=C=O. Катионные и анионные механизмы.
Ионно-координационная полимеризация виниловых мономеров. Типы катализаторов (гетерогенные и гомогенные). Стереоспецифическая полимеризация на катализаторах
Циглера-Натта. Анионно-координационная полимеризация. Полимеризация под действием π-аллильных комплексов переходных металлов.
Синтез ВМС полимеризацией циклических соединений. Ионная полимеризация гетероциклов. Термодинамика процесса. Влияние строения гетероцикла на его способность
к полимеризации. Равновесие «цикл
полимер». Полимеризация циклических простых
эфиров (α-окисей и тетрагидрофурана), внутренних сложных эфиров (лактонов) и ацеталей. Особенности полимеризации циклических лактамов; анионная, катионная и гидролитическая полимеризация капролактама.
Понятие о полимеризации элементорганических и неорганических гетероциклов:
циклосилоксаны (К.А. Андрианов), циклофосфазены.
Цепная сополимеризация – метод получения полимерных материалов с заранее заданными свойствами. Радикальная и ионная сополимеризация ненасыщенных мономеров.
Стерический и полярный эффекты при радикальной сополимеризации. Сополимеризация
гетероциклов.
3.2. Ступенчатые процессы образования макромолекул. Конденсационная полимеризация (поликонденсация). Особенности ступенчатых поликонденсационных реакций (В. Карозерс). Классификация мономеров для поликонденсации. Гомо- и гетерополиконденсация. Типы и характер реакций поликонденсации. Поликонденсационное равновесие. Равновесная и неравновесная поликонденсация (В.В. Коршак).
Стадии поликонденсационных процессов. Образование реакционных центров на
примере реакций полиэтерификации, полипереэтерификации, полиамидирования, фенолформальдегидной поликонденсации и гидролитической поликонденсации органохлорсиланов. Особенности реакционной полирекомбинации на примере диизопропилбензола.
Образование цепных молекул: вероятностный характер роста цепей, взаимосвязь
между их длиной и степенью завершенности (уравнение Карозерса). Молекулярно16
массовое распределение в линейной поликонденсации. Побочные реакции на стадии роста
цепей при поликонденсации (циклизация, обменные процессы).
Прекращение роста цепи: дезактивация функциональных групп, введение многофункциональных веществ, достижение термодинамического равновесия, воздействие
физических факторов.
Совместная поликонденсациямономеров различных типов.
Особенности трехмерной поликонденсации.
Методы осуществления ступенчатой полимеризации. Поликонденсация в расплаве,
растворе, твердой фазе. Эмульсионная и межфазная поликонденсации, их основные особенности. Влияние различных факторов на скорость процесса и молекулярно-массовое
распределение образующегося полимера.
4. Синтез привитых и блоксополимеров
Строение, классификация, методы синтеза и свойства привитых и блоксополимеров. Получение сополимеров передачей цепи на полимер; введением в полимер групп,
легко распадающихся при нагревании или облучении с образованием макрорадикалов; с
помощью окислительно-восстановительных систем; применение «живых» полимеров; поликонденсационные методы и др. Способы осуществления привитой сополимеризации без
образования гомополимера. Пространственные блоксополимеры. Применение привитых и
блоксополимеров.
5. Химические реакции полимеров
Классификация химических реакций ВМС.
Полимераналогичные превращения. Химическая модификация как метод направленного изменения свойств природных и синтетических полимеров. Отличия полимераналогичных превращений от соответствующих реакций низкомолекулярных соединений.
Степень превращения, неоднородность по химическому составу. Реакционная способность полимеров (полимерные эффекты): доступность функциональных групп, влияние
соседних групп, стерический, электростатический и надмолекулярный эффекты. Циклизация при полимераналогичных превращениях. Химическая модификация целлюлозы (З.А.
Роговин). Особенности полимераналогичных превращений трехмерных полимеров.
Реакции сшивания макромолекул. Макромолекулярные реакции. Взаимодействие
функциональных групп цепей полимера, реакции макромолекул с полифункциональным
низкомолекулярным агентом. Вулканизация каучуков, циклообразование при вулканизации.
Деструкция макромолекул. Деструкция полимеров при синтезе ВМС и эксплуатации полимерных изделий. Применение деструкции полимеров как сознательной, целенаправленной реакции. Химическая деструкция (гидролиз, ацидолиз, аминолиз, алкоголиз).
Деполимеризация по закону концевых групп. Окислительная деструкция. Окислительные
превращения полимеров: зарождение цепи, ее разветвление и обрыв. Деструкция полимеров в результате физических воздействий (термическая, фотохимическая, радиационнохимическая, механохимическая). Особенности деструкции макромолекул а твердом состоянии. Старение полимеров. Пути замедления или предотвращения деструкции. Применение стабилизаторов и антиоксидантов; современные тенденции.
Реакции концевых групп макромолекул. Их значение в синтезе блоксополимеров и
при определении молекулярной массы полимеров.
6. Отдельные представители высокомолекулярных соединений. Методы синтеза, свойства и области применения
Карбоцепные полимеры. Примеры на основе мономеров винилового ряда. Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полистирол, поливинилхлорид, хлорированный
поливинилхлорид, политетрафторэтилен, поливиниловый спирт, его эфиры и ацетали, по17
лимеры актиловой и метакриловой кислот, их эфиров и нитрилов, поливинилпирролидон,
поливинилпиридин и др. Общие сведения об ионнообменных смолах.
Полимеры диеновых углеводородов. Полибутадиен и полиизопрен, полихлоропрен. Природный и синтетический каучуки (С.В. Лебедев). Сополимеры на основе диеновых углеводородов. Вулканизация.
Полимерные ароматические углеводороды. Полифенилен. Фенолформальдегидные
смолы. Понятие о термопластичных и термореактивных полимерах.
Гетероцепные полимеры. Полимеры, содержащие кислород в основной цепи. Простые и сложные полиэфиры. Полиацетали. Полисахариды. Целлюлоза, крахмал и их производные. Понятие о полисахаридах, связанных с биологическими мембранами.
Полимеры, содержащие азот в основной цепи. Полиамиды, полиимиды, полиуретаны, поликарбамиды, мочевино- и меламиноформальдегидные смолы. Термостойкие полимеры. Общие представления о строении нуклеиновых кислот и белков.
Карбоцепные и гетероцепные полимеры с системой сопряженных связей. Органические полупроводники.
Общие сведения об элементорганических и неорганических полимерах; специфика
свойств.
18
19
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа