Univerzitet u Beogradu
Hemijski fakultet
Školski ogledi u nastavi hemije
SEMINARSKI RAD
Neki polimerni materijali u nastavi hemije
TEMA
Student
Jelena Radivojević
Predmetni nastavnik
Prof. dr Ljiljana Došen-Mićović
Asistent
Igor Matijašević
Beograd, februar 2014
2
da bi im pomogle da steknu određene veštine, znanja, kompetencije. STS projekat zapravo
potpuno odstupa od ovakvog načina rada, težište se sa predavača prebacuje na
učenike/studente, predavač je tu samo da ih usmeri u procesu učenja a oni su ti koji odlučuju
koje informacije i koja pitanja su značajna za njihovo napredovanje. Ovakav projekat je
moguće sprovesti kroz izmene planova i programa, odnosno potrebno je kroz nastavne
sadržaje razmatrati teme koje se tiču svakodnevnog života. Učenici kroz ovakav pristup
učenju shvataju da svakodnevni život predstavlja probleme koji se rešavaju kroz nauku i da
nauka svakodnevno vraća društvu rešenje problema (4).
Prema (5) radna grupa je predvidela da će STS projekti:
- pripremiti učenike da koriste nauku za poboljšanje svojih života i suočavanja sa
tehnologijom koja sve više napreduje
- naučiti studente da se odgovorno suoče sa pitanjima tehnologije/društva
- identifikovati fundamentalna znanja kojima studenti treba da ovladaju da bi se ispravno
bavili pitanjima STS-a
-dati studentima preciznu sliku o zahtevima/mogućnostima u mnogim karijerama dostupnim
u oblasti STS-a.
Kako bi se navedeni ciljevi (5) ostvarili, neophodno je da predavači (nastavnici) posmatraju
svoj predmet ne nezavisno već interdisciplinarno. Potrebno je da se potrude da povežu hemiju
npr.sa fizikom, biologijom kako bi učenik uspeo da formira celokupnu sliku o jednom pojmu
usvojenom na času hemije konkretno ali potkrepljenom i iz ugla nekih drugih disciplina. Ovo
često nastavnicima može predstavljati poteškoću u radu jer većina njih nije navikla na ovakav
pristup pa se može desiti da za neke problemske situacije koje postave učenicima favorizuju
svoje mišljenje i nameću ga kao takvo i jedino ispravno. Nekada takođe nedovolja
informisanost od određenom problemu može predstavljati prepreku ka opostavljanju
ispravnih kritičkih razmišljanja. Iz tih razloga, potrebno je u takvom procesu učenja, precizno
odrediti ulogu svake prirodne nauke a time i hemije.
3
Hemija nekih polimernih materijala
Naziv polimer potiče od grčkih reči
πολυ
,
što znači „mnogo“ i
μέρος
,
što znači „deo" i
samim tim predstavlja jedinjenje velike molekulske mase koje se sastoji od velikog broja
manjih osnovnih jedinica-monomera. Zbog svoje veličine često se naziva i makromolekul.
Polimeri se
dele prema poreklu
na:
-
prirodne
-
polusintetičke
-
sintetičke
Prirodni polimeri su
proteini
, kao jedni od najvažnijih molekula u našem organizmu. Proteini
su izgrađeni od ostataka aminokiselina i mogu biti jednolančani (jedan polipeptidni lanac) ili
izgrađeni od više polipeptidnih lanaca.
Još jedan prirodni polimer je
celuloza,
kojeg izgrađuju molekuli glukoze povezani
međusobno
α
(1-4)
glikozidnim vezama. Takođe, polimer glukoze je i
skrob
, koji se od
celuloze razlikuje račvastim nizom. Naime, skrob je izgrađen od amiloze (
α
(1-4)
veze) i
amilopektina (
α
(1-6)
veze) tako da grade račvast niz za razliku od celuloze koja ima linearan
niz.
U polusintetičku grupu polimera spadaju
derivati celuloze
:
-
nitrat celuloze (celuloid)
-
celuloza acetat
-
ksantat celuloze
-
karboksimetil-celuloza (CMC)
U sintetičke polimere se ubrajaju
polietilen, polipropilen, polivinil-hlorid, teflon, orlon,
polistiren, polimetakrilat, guma, bakelit...
Polimeri se još mogu deliti prema hemijskoj strukturi, tipu reakcija kojima se dobijaju ili pak
tehničkoj primeni.
Prema opštim fizičkim svojstvima, postoje četiri vrste čvrstih polimera:
1. Elastomeri:
to su elastični polimeri koji su umereno razgranati i uglavnom imaju
linearnu strukturu. Zagrevanjem omekšavaju ali se ne tope. Tipični predstavnici su
kaučuk i različite vrste guma.
2. Termoplastični polimeri:
mogu da imaju linearnu i razgranatu strukturu.
Zagrevanjem omekšavaju i tope se što je pogodno za njihovo veoma lako
5
Kondenzaciona polimerizacija
Predstavlja reakciju kondenzacije dva bifunkcionalna jedinjenja (monomeri sa dve
funkcionalne grupe) u kojoj se ti monomeri povezuju uz eliminaciju malog molekula, obično
vode ili nekog alkohola male molekulske mase. U slučaju kada monomeri imaju tri ili više
funkcionalnih grupa, stvaraju se uslovi za dobijanje umreženih polimera.
Poliestri
Vrsta polimera koja se dobija kondenzacionom polimerizacijom i to iz dikarboksilnih kiselina
i odgovarajućih diola. Mehanizam reakcije kojim se dobijaju je analogan mehanizmu kiselo
katalizovane esterifikacije kiselina, kada se dobijaju prosti estri. Primer za ovo je dobijanje
poliestra reakcijom tereftalne kiseline i glikola u prisustvu mineralne kiseline kao
katalizatora.
Poliamidi
Predstavljaju veliku grupu industrijski vrlo značajnih polimera. Upotrebljavaju se kao
materijal za izradu vlakana od kojih se dalje proizvode odevni predmeti. Poznat je veliki broj
poliamida koji se dobijaju iz vrlo različitih dikarboksilnih kiselina i diamina
. Najlon 6, 6
je
prvi industrijski poznat poliamid. Brojevi u imenu označavaju broj ugljenikovih atoma u
monomerima pa se tako najlon 6,6 dobija iz adipinske kiseline, dikiselina sa 6 ugljenikovih
atoma i 1,6-heksandiamina.
Najlon 6,6
U industriji se upotrebljavaju ekvimolarne količine dikiseline i diamina, pri čemu se dobijaju
odgovarajuće soli. Zagrevanjem na visokoj temperaturi u vakuumu, oslobađa se voda i dobija
se odgovarajući polimer. Vlakna se istežu na dužinu veću od početne i dobijaju se veoma
snažne niti. Ovakvim „hladnim“ izvlačenjem molekuli polimera se stavljaju u paralelan
