Proste polimery w szkole podstawowej

W ósmej klasie, w czasie omawiania węglowodorów, poruszamy z uczniami temat polimerów. Podstawa programowa obejmuje tylko jeden polimer – polietylen. Warto jednak opowiedzieć także o kilku innych nieskomplikowanych substancjach, które razem stanowią prawie ¾ światowego rynku polimerów.

Na załączonej grafice widzimy pojedyncze mery pięciu polimerów. Na czerwono zaznaczono wiązania, którymi łączą się one z kolejnymi merami tworząc długie łańcuchy.

Pierwszy, to wspomniany wyżej polietylen – najprostszy polimer.

Kolejne trzy substancje mają budowę bardzo podobną. Polega ona na wymianie jednego atomu wodoru, odpowiednio:

• na atom chloru (polichlorek winylu),
• grupę metylową (polipropylen)
• grupę fenylową (polistyren).

Dla przećwiczenia tworzenia równań polimeryzacji możemy zapisać również reakcje tworzenia tych materiałów. Podobnie jak w przypadku polietylenu opowiadamy o ich właściwościach i zastosowaniach.

Jeżeli natrafimy na uczniów bardziej zainteresowanych chemią, mogą zapytać nas o PET. Jest to bowiem bardzo popularny materiał, z którego zbudowane są jednorazowe butelki z napojami. Jego struktura jest bardziej skomplikowana, a polimeryzacja polega na kondensacji aż dwóch różnych substancji, których uczniowie jeszcze nie znają – kwasu ftalowego oraz glikolu etylenowego. Na tym przykładzie możemy jednak uczniom pokazać, że część polimerów ma formę bardziej złożoną. Przyda nam się to za jakiś czas, gdy będziemy omawiać polisacharydy.

Wszystkie widoczne na grafice mery można ułożyć posiadając zestaw rozszerzony „Atomków” do chemii organicznej. Można również ułożyć substancje będące monomerami tych polimerów, przez co lepiej utrwalimy uczniom różnicę między pojęciami „meru” i „monomeru”.

Jeżeli dysponujemy większą liczbą zestawów i mery układane są przez uczniów, to można zaproponować połączenie ich i stworzenie większego fragmentu łańcucha. To dobra i pouczająca zabawa dla całej klasy. Używając dziesięciu zestawów rozszerzonych klasa może stworzyć łańcuch polietylenowy liczący aż 120 atomów węgla!

✔ Ciekawostka ✔

Pojęcia „polimer”, „plastik” oraz „tworzywo sztuczne” często używane są zamiennie. Jest to błąd. Wyjaśnijmy czym się one różnią od siebie.

Polimery to bardzo duża grupa substancji wielkocząsteczkowych, które możemy podzielić na polimery syntetyczne (takie, jak przedstawione w tym poście) oraz naturalne (np. nić RNA). Tylko część polimerów syntetycznych używa się jako składnika tworzyw sztucznych.

Tworzywo sztuczne to materiał bardziej złożony niż tylko sam polimer. Wprawdzie jego podstawowym składnikiem są polimery, ale zawiera ono także cały szereg innych substancji – napełniaczy, zmiękczaczy, stabilizatorów i barwników. Wspólnie tworzą one materiał o pożądanych właściwościach fizycznych i chemicznych.

Plastiki (gr. πλαστά – podróbka) to potoczna nazwa grupy polimerów, które można kształtować i przetwarzać w podwyższonej temperaturze (inaczej: termoplastów). Wszystkie mery widoczne na grafice w tym poście są częściami polimerów będących termoplastami, zatem można je nazwać zbiorczo „plastikami”. Przeciwieństwem tej grupy są polimery termoutwardzalne, które pod wpływem ogrzewania nieodwracalnie przyjmują nadany im kształt. Przykładem popularnych tworzyw z tej grupy są poliuretany, z których wytwarza się między innymi sztuczne gąbki – np. zmywaki do naczyń.

🧐 Zobacz też 🧐

Jeżeli chcesz dowiedzieć się z jakiego polimeru powstają „Atomki”, to przeczytaj artykuł o polilaktydzie.

Łukasz Aranowski
24 października 2023