Zastosowanie węglowodorów
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?
jakie związki nazywamy alkanami, alkenami i alkinami;
jakie właściwości fizyczne i chemiczne mają węglowodory.
jakie zastosowanie mają eten i etyn;
zapisywać równanie reakcji polimeryzacji etenu.
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.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Pokaz slajdów złożony ze zdjęć i z grafik przedstawiający zastosowanie węgla w różnych dziedzinach życia.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRx3nJFkq
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.
2. Zastosowanie węglowodorów nienasyconych
Spośród węglowodorów nienasyconych najwięcej zastosowań mają eten i atyn. Pierwszy z nich jest używany jako czynnik przyspieszający dojrzewanie owoców.
Czy dojrzałe owoce wpływają na szybkość dojrzewania owoców?
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.
dwa zielone (niedojrzałe) banany,
dojrzałe jabłko,
dwa duże krystalizatory lub worki foliowe.
Zielonego banana umieść razem z dojrzałym jabłkiem i szczelnie przykryj, np. krystalizatorem.
Drugiego banana także umieść pod szczelną przykrywą (próba kontrolna).
Owoce pozostaw na dwa dni. Obserwuj zachodzące zmiany.
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.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
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 polimeryzacji. Polega ona na łączeniu się wielu cząsteczek (monomerówmonomerów) w jedną cząsteczkę o bardzo długim łańcuchu (polimerpolimer). 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.
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.
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.
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.
Wśród sprzętów domowych i opakowań znajdź te, które są oznaczone symbolami PE. Napisz, jakie właściwości zadecydowały o ich zastosowaniu.
Przygotuj infografikę pokazującą zastosowanie tworzyw sztucznych.
Wykonaj plakat ilustrujący sposoby zagospodarowania odpadów tworzyw sztucznych.
Słowniczek
pojedyncze cząsteczki związku chemicznego o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej, z których w wyniku reakcji polimeryzacji mogą powstawać polimery różnej długości
(gr. polymeres – zbudowany z wielu części) związki, których cząsteczki składają się z wielokrotnie powtarzających się jednostek – grup atomów zwanych merami
reakcja łączenia monomerów w łańcuchy złożone z wielu takich samych merów
Zadania
Określ, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Eten jest używany w palnikach acetylenowo-tlenowych. | □ | □ |
| Polietylen można otrzymać w reakcji polimeryzacji etenu. | □ | □ |
| Metan ulega reakcji polimeryzacji. | □ | □ |
| Wszystkie tworzywa syntetyczne ulegają biodegradacji. | □ | □ |
Uzupełnij substraty i produkty równania reakcji polimeryzacji etenu przeciągając elementy graficzne w odpowiednie miejsca.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRx3nJFkq
Wskaż zastosowania metanu, propanu i butanu oraz etanu. Przyporządkuj hasła do nazw odpowiednich węglowodorów.
środek stosowany w przemyśle spożywczym do przyspieszania dojrzewania owoców i warzyw, paliwo w piecach centralnego ogrzewania (gaz opałowy), paliwo do napełniania zapalniczek, paliwo do samochodów, paliwo w instalacjach na gaz ziemny, paliwo w kuchenkach gazowych, substrat do produkcji tworzyw sztucznych, paliwo w butlach turystycznych
| metan | |
|---|---|
| propan, butan | |
| eten |
Etylen jest hormonem roślinnym przyśpieszającym dojrzewanie owoców. Aby doświadczenie zbadać, czy dojrzałe jabłka wydzielają etylen należy umieścić
- w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, w II pojemniku niedojrzałego banana (próba kontrolna).
- w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, II pojemnik należy zostawić pusty (próba kontrolna).
- w pojemniku I niedojrzałe jabłko i dojrzałego banana, w II pojemniku niedojrzałego banana (próba kontrolna).
- w pojemniku I dojrzałe jabłko, w II pojemniku dwa niedojrzałe banany (próba kontrolna).
- w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, w II pojemniku dojrzałe jabłko (próba kontrolna).
Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.
cząsteczek, przyjmowaniu elektronów, Addycja, elektronów, polimerem, łączeniu się, krótkim, oddawaniu elektronów, długim, monomerem, monomerami, polimerami, Polimeryzacja, neutronów, Uwodornienie
................................................ jest procesem polegającym na ................................................ wielu ................................................ zwanych ................................................ w jedną cząsteczkę o bardzo ................................................ łańcuchu zwaną .................................................
Uzupełnij substraty i produkty równania reakcji polimeryzacji etenu, przeciągając elementy w odpowiednie miejsca.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRx3nJFkq