Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Wydrukuj

Czy w chemii możemy przeprowadzić reakcję, która pozwoli nam „skopiować” fragmenty cząsteczki tak, jak kopiujemy fragmenty tekstu lub rysunki? Jeśli mono- oznacza jeden, a poli- to wiele, to jaki wzór może mieć związek chemiczny o nazwie polietylen? Jakie jest jego zastosowanie i w jaki sposób się go otrzymuje?

Już wiesz
  • jakie związki nazywamy alkanami, alkenami i alkinami;

  • jakie właściwości fizyczne i chemiczne mają węglowodory.

Nauczysz się
  • jakie zastosowanie mają eten i etyn;

  • zapisywać równanie reakcji polimeryzacji etenu.

im5XJhdZWx_d5e201

1. Zastosowanie węgla i jego związków – alkanów

Ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel kamienny dostarczają nam 85% energii. Są surowcami do produkcji paliw i wielu innych produktów, m.in. przemysłu chemicznego i farmaceutycznego. Metan jest stosowany jako paliwo w instalacjach na gaz ziemny, jako gaz opałowy, do produkcji wodoru, kwasu octowego oraz materiałów wybuchowych. Mieszanina propanu i butanu służy do ogrzewania w około 5 milionach gospodarstw domowych w Polsce, ale także do napełniania zapalniczek, butli turystycznych i jako paliwo do samochodów.

RZJ8GkyuX091H1
Źródło: Emerson7 (https://commons.wikimedia.org), Magnascan (https://pixabay.com), bycfotografem (https://pixabay.com), Krzysztof Jaworski, licencja: CC0.
R1XP2g3BAT0kT1
Pokaz slajdów złożony ze zdjęć i z grafik przedstawiający zastosowanie węgla w różnych dziedzinach życia.
R175Lqpam7JmE1
Metan
Zastosowanie metanu, parafiny, propanu i butanu
Ciekawostka

LPG (ang. liquefied petroleum gas) (czyt. likwifajd petrojlum gas) to mieszanina propanu i butanu. Jest transportowana i przechowywana w pojemnikach pod ciśnieniem: w butlach i zbiornikach na gaz płynny. Po skropleniu propan zajmuje 1/260 swojej objętości.

im5XJhdZWx_d5e251

2. Zastosowanie węglowodorów nienasyconych

Spośród węglowodorów nienasyconych najwięcej zastosowań mają eten i atyn. Pierwszy z nich jest używany jako czynnik przyspieszający dojrzewanie owoców.

Badanie szybkości dojrzewania owoców
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy dojrzałe owoce wpływają na szybkość dojrzewania owoców?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

W obecności dojrzałych owoców niedojrzałe zaczną szybciej dojrzewać.
Dojrzałe owoce nie wpływają na szybkość dojrzewania innych owoców.

Co będzie potrzebne
  • dwa zielone (niedojrzałe) banany,

  • dojrzałe jabłko,

  • dwa duże krystalizatory lub worki foliowe.

Instrukcja
  1. Zielonego banana umieść razem z dojrzałym jabłkiem i szczelnie przykryj, np. krystalizatorem.

  2. Drugiego banana także umieść pod szczelną przykrywą (próba kontrolna).

  3. Owoce pozostaw na dwa dni. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

Banan, który znajdował się razem z jabłkiem, szybciej dojrzał (zmienił barwę z zielonej na żółtą), podczas gdy drugi banan (próba kontrolna) pozostał zielony. Dojrzałe owoce, w tym przypadku jabłko, wydzielają eten – gaz, który przyspiesza dojrzewanie owoców.

RgsNr02HuQMnL1
Do jednego krystalizatora umieszczany jest niedojrzały, zielony banan oraz dojrzałe jabłko. Do drugiego sam niedojrzały, zielony banan. Pokazany kalendarz, który odlicza dwa dni. Po otwarciu krystalizatorów banan, który był umieszczony z dojrzałym jabłkiem dojrzał i stał się żółty. Drugi banan pozostał niedojrzały, zielony.

Związki nienasycone w odpowiednich warunkach mogą łączyć się ze sobą, tworząc długie łańcuchy. Jest to reakcja polimeryzacjireakcja polimeryzacjireakcja polimeryzacji. Polega ona na łączeniu się wielu cząsteczek (monomerówmonomerymonomerów) w jedną cząsteczkę o bardzo długim łańcuchu (polimerpolimerypolimer). Reakcja polimeryzacji jest wykorzystywana do otrzymywania polimerów, czyli tzw. tworzyw syntetycznych, z których produkuje się przedmioty codziennego użytku.

Podczas polimeryzacji etylenu pękają obecne w jego cząsteczkach podwójne wiązania chemiczne i powstaje cząsteczka złożona z wielu tzw. merów. Produktem reakcji jest polietylen.

RqVMEEJQGjcTO1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Polietylen jest bezbarwnym lub mlecznobiałym, przezroczystym ciałem stałym. Dzięki dużej wytrzymałości, podatności na barwienie i formowanie oraz stosunkowo niskiej cenie służy do produkcji folii opakowaniowych, butelek i pojemników na wodę, chemikaliów, skrzynek na butelki i produkty spożywcze, zabawek oraz drobnych wyrobów galanteryjnych. Powszechne stosowanie tworzyw syntetycznych (np. opakowań jednorazowych) generuje duże ilości odpadów, które w większości przypadków nie ulegają biodegradacji.

Rodzaje polietylenu:

Większość produkowanego etylenu jest przetwarzana na polietylen, a z etylenu dzięki różnorodnym procesom chemicznym – na inne związki.

Mieszanina etynu z tlenem ze względu na wysoką temperaturę spalania jest wykorzystywana w palnikach acetylenowo‑tlenowych do cięcia i spawania metali. Acetylen (podobnie jak etylen) ulega licznym reakcjom chemicznym prowadzącym do powstania innych związków.

Ciekawostka

Acetylen był paliwem w przenośnych lampach gazowych zwanych karbidówkami. Reakcja karbidu z wodą zachodziła bezpośrednio w zbiorniku lampy. Ze względu na zapach karbidu takie lampy rzadko były stosowane w domach. Używali ich górnicy, kolejarze oraz cykliści. Straciły na znaczeniu po wojnie wraz z rozpowszechnieniem elektryczności.

R1W9mlNFtUmgV1
Źródło: SCEhardt (https://commons.wikimedia.org),A7N8X (https://commons.wikimedia.org), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.
im5XJhdZWx_d5e380

Podsumowanie

  • Węglowodory nienasycone w odpowiednich warunkach ulegają reakcji polimeryzacji. W jej wyniku małe pojedyncze cząsteczki – monomery – łączą się w długie łańcuchy cząsteczek (polimery).

  • Produktami reakcji polimeryzacji są związki wielkocząsteczkowe (polimery).

  • Polietylen jest produktem reakcji polimeryzacji etenu.

  • Większość tworzyw syntetycznych nie ulega biodegradacji.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Wśród sprzętów domowych i opakowań znajdź te, które są oznaczone symbolami PE. Napisz, jakie właściwości zadecydowały o ich zastosowaniu.

Polecenie 1.2

Przygotuj infografikę pokazującą zastosowanie tworzyw sztucznych.

Polecenie 1.3

Wykonaj plakat ilustrujący sposoby zagospodarowania odpadów tworzyw sztucznych.

im5XJhdZWx_d5e447

Słowniczek

monomery
monomery

pojedyncze cząsteczki związku chemicznego o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej, z których w wyniku reakcji polimeryzacji mogą powstawać polimery różnej długości

polimery
polimery

(gr. polymeres – zbudowany z wielu części) związki, których cząsteczki składają się z wielokrotnie powtarzających się jednostek – grup atomów zwanych merami

reakcja polimeryzacji
reakcja polimeryzacji

reakcja łączenia monomerów w łańcuchy złożone z wielu takich samych merów

im5XJhdZWx_d5e524

Zadania

Ćwiczenie 1
R1aGqGW2EqzR81
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.

Uzupełnij substraty i produkty równania reakcji polimeryzacji etenu przeciągając elementy graficzne w odpowiednie miejsca.

Ćwiczenie 2.1
RXiznZGar19KK1
Zadanie 2
Źródło: Michał Szymczak, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RIYvmtELXKRlc1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RKuQmwZVLRONI1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
R1AraN8kopnbj1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.

Uzupełnij substraty i produkty równania reakcji polimeryzacji etenu, przeciągając elementy w odpowiednie miejsca.

Ćwiczenie 6.1
RbmiuhUKdSlVz1
Zadanie 6
Źródło: Michał Szymczak, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.