MINISTRY OF SCIENCE AND EDUCATION OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

MINISTRY OF SCIENCE AND EDUCATION OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
STATE UNIVERSITY NAMED AFTER SHAKARIM, SEMEY
Document of 3 level by MQS
EMCD
Discipline's program for discipline
«Chemistry of Polymers» for
lecturer
EMCD
________20 .
№ 1 edition
EMCD_______ /01-2013
EDUCATIONAL-METHODICAL COMPLEX OF DISCIPLINE
«CHEMISTRY OF POLYMERS»
For the specialty
5B011200– «Chemistry»
DISCIPLINE'S PROGRAM FOR LECTURER
Semey
2013
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 2 из 12
Compiled by: ______________Akimzhanova Kh.G., master of pedagogical
science, teacher of the chair of Chemistry and Geography
Discipline's program is confirmed at the Chemistry and Geography chair meeting
(Protocol #___. September ___, 2013 )
Chairs, head ____________ D.R.Ontagarova, c.p.s., associated professor
Discipline's program is approved by the Education-Metodological Bureau of the
Department of Natural Science
(Protocol #___ September ___, 2011)
Chairman of EMB of the Natural
Science Department _______Abdisheva Z.V., c.b.s., associated professor
Discipline's program is confirmed by the Education-Metodological Council of the
University (Protocol #___ September_____, 2013)
4 INTRODUCED THE FIRST TIME
2
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 3 из 12
Content
1. Sphere of application
2. Normative references
3. General provisions
4. The content of the training courses (modules)
5. The list of topics for individual work of students
6. Educational and methodical map of the discipline
7. Provision map of instructional literature
8. Literature
3
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 4 из 12
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Химия высокомолекулярных
соединений», предназначена для студентов специальности «5В011200» –
«Химия».
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает
порядок организации учебного процесса по дисциплине «Химия
высокомолекулярных соединений» в соответствии с требованиями и
рекомендациями следующих документов:
- Типовой учебный план специальности «5В011200» – «Химия», приказ
№ 158 от « 10 » апреля 2012 года;
- СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и содержание
учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Курс «Химия высокомолекулярных соединений» знакомит студентов с
основными положениями науки о полимерах, с последними достижениями в
этой области. Он включает вопросы получения, изучения свойств и строения
ВМС. Изучение курса способствует более глубокому усвоению студентами
знаний по таким дисциплинам как «Органическая химия», «Биологическая
химия», «Физическая химия».
3.2 Цель изучения дисциплины: Изучить химическое строение и свойства
молекул полимеров. Основные понятия химии полимеров. Номенклатура
полимеров. Классификация карбо- и гетероцепных полимеров. Характерные
свойства молекул полимеров. Синтез полимеров. Общая характеристика
процессов получения полимеров. Особенности процессов полимеризации и
поликонденсации. Радикальная полимеризация: инициация и её
эффективность, реакции роста и обрыва макрорадикалов, кинетика. Ионная
полимеризация, типы ионной полимеризации, катионная полимеризация,
анионная полимеризация. Поликонденсация. Особенности химических
превращений полимеров. Реакции звеньев и макромолекулярные реакции,
полимераналогичные превращения. Сшивание макромолекул. Вулканизация.
Отверждение, деструкция, реакции концевых групп, механо-химический
синтез. Агрегатные и фазовые состояния полимеров. Особенности
стеклообразного, высокоэластического и
вязкотекучего
состояния
4
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 5 из 12
полимеров. Механические свойства полимеров. Электрические свойства
полимеров. Классификация методов переработки.
3.3 Основная задача изучения дисциплины
- углубить знания по органической и биологической химии;
- закрепление полученных и приобретение новых экспериментальных
навыков при работе в современной лаборатории;
- овладение техникой синтеза и методами исследования органических
полимеров
3.4 Результаты обучения:
После окончания изучения дисциплины студент должен обладать
следующими знаниями, умениями, навыками (компетенциями)
знать:
– химическое строение и свойства молекул полимеров.
- основные понятия химии полимеров.
- номенклатуру полимеров.
- Классификацию карбо- и гетероцепных полимеров.
- особенности процессов полимеризации и поликонденсации.
- процесс радикальной полимеризация: инициация и её эффективность,
реакции роста и обрыва макрорадикалов, кинетика.
- процесс ионной полимеризация, типы ионной полимеризации, катионная
полимеризация, анионная полимеризация.
- процесс поликонденсации.
- особенности химических превращений полимеров.
- агрегатные и фазовые состояния полимеров.
- классификацию методов переработки.
уметь:
– пользоваться справочной и научно-технической литературой по химии
полимеров;
– составлять структурные формулы полимеров;
– составлять схемы реакций полимеризации, поликонденсации;
– выявлять и объяснять механизмы реакции синтеза полимеров;
– разрабатывать планы, программы и методики проведения технологических
научно-исследовательских работ для организации производства полимеров.
3.5 Пререквизиты курса:
- теоретические основы органической химии. Полимерия. Изомерия.
Полимеры. Природные и синтетические полимеры.
- по аналитической химии. Препаративные методы анализа. Качественный
анализ вещества. Современные физико-химические методы анализа.
Хроматография. Спектрофотометрия.
5
УМКД 042_____/01-2013
стр. 6 из 12
________20 .
№ 1 edition
- химия функциональных производных органических молекул. Реакции
конденсации, полимеризации, сополимеризации.
- по коллоидной химии. Коллоидное состояние вещества. Золи. Суспензии.
Изоэлектрическая точка коллоидного раствора. Методы седиментации.
- по биохимии. Биополимеры. Основные физико-химические свойства.
Биологические функции и биохимические реакции.
3.6 Постреквизиты курса:
- Химическая технология. Механизмы реакций органического и
неорганического синтеза. Катализаторы. Условия проведения синтеза. Выход
продукта.
- Избранные главы органической химии. Гомология. Изомерия. Полимерия.
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
Кур
с
Семест
р
Креди
ты
ЛК
час.
СПЗ
час.
ЛБ
час.
СРСП
час.
СРС
час.
Все
го
час.
4
7
2
15
-
15
15
45
90
Таблица 1
Форма
итоговог
о
контроля
экзамен
4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Наименование тем и их содержание
1
Лекционные занятия
Лекция №1-3
Тема: Химическое строение и свойства молекул
полимеров
1. Основные понятия химии полимеров.
2. Номенклатура полимеров.
3. Классификация карбо- и гетероцепных полимеров.
4. Характерные свойства молекул полимеров.
Лекция №4-5.
Тема: Общая характеристика процессов получения
полимеров.
1. Основные пути синтеза полимеров.
2. Общая характеристика процессов получения полимеров.
3. Особенности
процессов
полимеризации
и
Таблица 2
Количество
часов
2
3
2
6
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 7 из 12
поликонденсации.
1.
2.
Лекция №6.
Тема: Радикальная полимеризация
1. Основные этапы радикальной полимеризации
2. Инициация и её эффективность
3. Реакции роста и обрыва макрорадикалов
Лекция №7-8.
Тема: Ионно-координационная полимеризация.
1. Механизм ионной полимеризации,
2. Типы
ионной
полимеризации,
катионная
полимеризация,
3. Анионная полимеризация.
Лекция №9.
Тема: Поликонденсация.
1. Механизм поликонденсации,
2. Условия процесса,
3. Аппаратное оформление процесса.
Лекция №10-12.
Тема: Структура и свойства полимеров
1. Структура и свойства полимерных органических
молекул на примере биоорганических молекул белков
2. Структура и свойства полимерных органических
молекул на примере полисахаридов
Лекция №13-14.
Тема: Переработка полимеров в изделия
1. Классификация методов переработки полимеров
2. Прессование
3. Литьё под давлением
4. Выдувание
Лекция №15
Тема: Характеристика полимерных материалов и
химического сырья для их синтеза
1. Основные свойства, характерные для полимерных
материалов
2. Отличительные способности полимерных материалов
Лабораторные занятия
1. Лабораторная работа №1-2. Определение водопоглощения,
летучих веществ и влаги в различных образцах полимеров.
Лабораторная работа № 3-4. Определение молекулярной
массы полимера вискозиметрическим методом
Лабораторная работа № 5-6. Определение содержания смолы
и наполнителя в образцах полимеров.
1
2
1
3
2
1
2
2
2
7
УМКД 042_____/01-2013
3.
4.
________20 .
№ 1 edition
стр. 8 из 12
Лабораторная работа № 7-8. Синтез полимера методом
поликонденсации и изучение его свойств
Лабораторная работа № 9-10. Определение изоэлектрической
точки белка
Лабораторная работа № 11-12. Идентификация природных,
искусственных и синтетических волокон.
Лабораторная работа № 13-15. Полимераналогичные
превращения полимеров
5.ПЕРЕЧЕНЬ
СТУДЕНТОВ
ТЕМ
ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
2
2
2
3
РАБОТЫ
Задания для СРС№1.
1. Рассмотрите возможный механизм обрыва цепи при полимеризации этилена в
результате диспропорционирования и рекомбинации;
2. Составьте схему цепной реакции полимеризации пропилена. Приведите
радикальный механизм этой реакции (три стадии). С участием перекиси ацетила
3. Расположите приведённые ниже углеводороды в порядке увеличения лёгкости
цепной полимеризации: 1) этилен, 2) пропилен, 3) 2,3-диметилбутен-2, 4) бутен-2.
Задания на СРС№2.
1. Рассмотрите мезанизм цепной полимеризации бутена-1 в присутствии перекиси
бензоила.
2. Напишите схемы цепной полимеризации для следующих соединений:
Стирол, акрилонитрил, метилакрилат. Приведите механизм катионной
полимеризации стирола в присутствии фторида бора.
3. Тефлон – высокоустойчивый полимер, получают при полимеризации
тетрафторэтилена. Составьте схему этой реакции.
Задания для СРС№3.
1.
Для получения вискозного шёлка целлюлозу обрабатывают гидроксидом
натрия. На образующуюся при этом алкилцеллюлозу действуют сероуглеродом,
при этом получается ксантогенат целлюлозы (вискоза). Вискозный шёлк
продукт гидролиза ксантогената целлюлозы в кислой среде. Напишите
уравнение всех перечисленных реакций. Что такое целлофан?
2.
Напишите формулу фрагмента молекулы ксилана, если известно, что он
состоит из остатков β-1,5-d-ксилозы, связанных β-1,4 гликозидными связями.
3.
А.М. Бутлеров впервые осущестчил димеризацию изобутилена при нагревании
его с 60%-ной серной кислотой. Полученный димер является смесью двух
изомеров: 2,4,4-триметилпентена -1 и 2,4,4-триметилпентена-2. Напишите
уравнения реакции получения диизобутиленов. Объясните механизм этой
реакции, принимая во внимание, что она протекает через образование
карбкатиона.
4.
Составьте схему реакции ступенчатой полимеризации трёх молекул пропилена.
Объясните механизм этой реакции (с образованием карбкатионов). Назовите
полученные тримеры по систематической номенклатуре.
5.
При полимеризации 140г. Изобутилена в присутствии серной кислоты был
получен диизобутилен. Непрореагировавший изобутилен отогнали, а анна
8
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 9 из 12
диизобутилен подействовали бромом, причём было израсходовано 120г брома.
Определите процент выхода диизобутилена.
Задания для СРС№4 (темы рефератов)
1. Термопласты – современное состояние отрасли
2. Реактопласты - современное состояние отрасли
3. Основные компоненты полимерных композиций
4. Каучуки и резины
5. Полимеры природного происхождения и их производные
6. Строение и общие свойства вмс
7. Использование полимеров в медицине
8. Природные волокна
9. Синтетические волокна
10. Исскуственные волокна
11. Полимерные плёнки
12. ионообменные смолы
13. Пластмассы на основе природных и нефтяных асфальтов
6 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Тема
Лекционного занятия
Химическое2.
строение и
свойства
молекул
полимеров
Общая5.
характерист
ика
процессов
получения
полимеров.
Лабораторного
занятия
Наглядные
пособия,
ТСО,
плакаты,
стенды
Таблица 3
Вопросы для
Фор
самостоятельного ма
изучения
конт
роля
Знать
Лабораторная работа
химическое строение
№1-2. Определение
и свойства молекул
водопоглощения,
полимеров.
летучих веществ и Лабораторн Основные понятия
ое
влаги в различных
химии
полимеров.
образцах полимеров. оборудован Номенклатура
полимеров.
ие,
реактивы, Классификация
карбои
посуда,
гетероцепных
плакаты
полимеров.
Теку
-щий
контроль
Характерные
свойства
молекул
полимеров.
основные Теку
Лабораторная работа Лабораторн Знать
пути
синтеза -щий
№ 3-4. Определение ое
полимеров. Общая
молекулярной массы оборудован
контхарактеристика
полимера
ие,
роль
процессов
вискозиметрическим реактивы,
получения
методом
посуда,
полимеров.
Особенности
9
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
плакаты
стр. 10 из 12
процессов
полимеризации
и
поликонденсации.
Знать
понятие
радикальной
полимеризации:
инициация
и
её
эффективность,
реакции роста и
обрыва
макрорадикалов,
кинетика.
Сдать СРС 1.
механизм
Ионно-7.
Лабораторная работа Лабораторн Знать
ионной
координацио №
7-8.
Синтез ое
нная
полимера
методом оборудован полимеризации,
типы
ионной
полимеризац поликонденсации и ие,
полимеризации,
ия.
изучение его свойств реактивы,
катионная
посуда,
полимеризация,
анионная
плакаты
полимеризация.
мезанизм
Поликонден
8.
Лабораторная работа Лабораторн Знать
поликонденсации.
сация.
№ 9-10. Определение ое
процесса.
изоэлектрической
оборудован Этапы
Условия процесса.
точки белка
ие,
Решение
задач
реактивы,
установления схемы
посуда,
поликонденсации.
Сдать СРС 2
плакаты
Сдать РК 1.
Структура и Лабораторная работа Лабораторн Знать Особенности
химических
свойства
№ 11-12.
ое
полимеров
Идентификация
оборудован превращений
полимеров. Реакции
природных,
ие,
звеньев
и
искусственных и
реактивы,
макромолекулярные
синтетических
посуда,
реакции,
полимераналогичны
волокон.
плакаты
е
превращения.
Механические
свойства полимеров.
Электрические
свойства полимеров.
Особенности
стеклообразного,
высокоэластическог
о и вязкотекучего
состояния
Радикальная
6.
Лабораторная работа
полимеризац № 5-6. Определение
ия
содержания смолы и
наполнителя
в
образцах полимеров.
Лабораторн
ое
оборудован
ие,
реактивы,
посуда,
плакаты
Теку
-щий
контроль
Теку
-щий
контроль
Теку
-щий
контроль
Теку
-щий
контроль
10
УМКД 042_____/01-2013
________20 .
№ 1 edition
стр. 11 из 12
полимеров.
Ответить на вопросы
и решить задачи по
индивидуальным
карточкам.
Сдать СРС 3.
Сшивание
Переработка Лабораторная работа Лабораторн Знать
макромолекул.
полимеров в № 13-15.
ое
изделия
Полимераналогичные оборудован Вулканизация.
Отверждение,
превращения
ие,
деструкция, реакции
полимеров
реактивы,
концевых
групп,
посуда,
механо-химический
синтез. Агрегатные и
плакаты
фазовые состояния
полимеров.
Классификация
методов
переработки.
Сдать СРС 4.
Сдать
рубежный
контроль 2.
Знать
Характерист3. Лабораторная работа Лабораторн
Теку
химическое
строение
ика
№
13-15. ое
-щий
и свойства молекул
полимерных Полимераналогичные оборудован
контполимеров.
материалов
превращения
ие,
Основные понятия роль
и
полимеров
реактивы,
химии
полимеров.
химического
посуда,
Номенклатура
полимеров.
сырья для их
плакаты
Классификация
синтеза
карбои
гетероцепных
полимеров.
Характерные
свойства
молекул
полимеров.
11
УМКД 042_____/01-2013
стр. 12 из 12
________20 .
№ 1 edition
7 КАРТА
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
ЛИТЕРАТУРОЙ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Наименование учебников, учебнометодических пособий
Количество экземпляров
1. Шур
А.М.
Высокомолеклурные
соединения, М., 1981г.
2
Таблица 4
КоличеПроство
цент
студен- обеспетов
ченности
5
50
8 ЛИТЕРАТУРА
Основная.
2. Шур А.М. Высокомолеклурные соединения, М., 1981г.
3. Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф. Введение в химию полимеров., М., 1988
4. Смолина Т.А. и др. Практические работы по органической химии., М.,
1986г.
5. Задачи и упражнения по орагнической химии/ Н.В.Васильева, С.В.
Буховец, Л.Е. Журавлёва, М.П.Грошева.- М.: просвещение, 1982. – 239с.
6. Хувинк Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров. , М., 1965г.
7. Брахицин Е.А. текхнология пластических масс., Л., 1982
Дополнительная.
1. Терней А. Современная органическая химия. М.,1979
2. Ключников Н.Г. Неорганический синтез, М., Просвещение, 1979г
3. Петров Е.Е., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. М, 1974
4. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А., Начала органической химии, т1,2.
М.,1974
5 Моррисон Р., Бонд Р. Органическая химия, М, 1974
6. Р.А.Реутов, А.Л.Курц и др. Органическая химия. 1,2 ч.ч. МГУ,1999
12