Syntetické makromolekulární látky

Syntetické makromolekulární látky tvoří řetězce z opakujících se merů. Žáci u G-CHE-03-009 rozlišují řetězovou polymeraci (např. ethen → PE, propen → PP, vinylchlorid → PVC, isoprenové a butadienové kaučuky) a stupňovitou polykondenzaci, při níž vzniká nízkomolekulární vedlejší produkt (PET z kyseliny tereftalové a ethan-1,2-diolu, polyamidy z dikarboxylových kyselin a diaminů).

Zástupce vážou na použití: PE a PP na obaly a trubky, PVC na profily a izolace, PET na lahve a vlákna, polyamidy na textil a konstrukční díly, vulkanizované kaučuky na pneumatiky. Součástí látky je i životní cyklus: odolnost polymeru, třídění podle typu, mechanická recyklace versus energetické využití a riziko úniku mikročástic.

Cílem hodiny je, aby žák z monomeru a typu reakce odvodil, zda vzniká vedlejší produkt, přiřadil zkratku ke struktuře meru a zdůvodnil volbu materiálu i omezení recyklace konkrétního výrobku.

Předpoklady

• Násobné vazby a adice na alkeny (výchozí reakce řetězové polymerace).
• Karboxylové kyseliny a jejich funkční skupiny při tvorbě esterových vazeb.
• Estery a princip kondenzace karboxylové kyseliny s alkoholem.
• Dusíkaté deriváty (aminoskupina) u polyamidů.

Klíčové pojmy

Monomer a mer

Monomer je výchozí malá molekula; mer je opakující se jednotka v řetězci, zapsaná v závorce s indexem n.

Polymerace

Řetězová reakce nenasyceného monomeru (typicky alkenu); do polymeru vstupují všechny atomy monomeru, vedlejší nízkomolekulární produkt nevzniká.

Polykondenzace

Stupňovité spojování bifunkčních monomerů za vzniku esterové nebo amidové vazby a oddělení malé molekuly (nejčastěji vody).

PE, PP, PVC

Adiční polymery ethenu, propenu a vinylchloridu; liší se větvením, teplotou tání a obsahem chloru (PVC).

PET a polyamidy

Kondenzační polyester (PET) a polyamidy; v řetězci jsou heteroatomy a vazby –COO– nebo –CONH–.

Syntetické kaučuky

Elastomery z dienu (např. butadien, isopren, chloropren); síťování sírou (vulkanizace) dává pružnost pneumatikám.

Plasty a životní prostředí

Trvanlivost, značení typu polymeru, mechanická recyklace jen u čistých toků (typicky PET lahve) a omezení směsných odpadů.

Časté miskoncepce

• Častá chyba

  Žák napíše „PET vzniká polymerací ethenu“ nebo k PET přiřadí stejné schéma jako k PE (jen adice, bez vody).

  Jak na to

  Na tabuli vedle sebe: n CH2=CH2 → (CH2–CH2)n a HOOC–C6H4–COOH + HO–CH2CH2–OH → PET + H2O; žák zakroužkuje, kde vzniká voda.

• Častá chyba

  Žák označí PVC za „polyethylen s chlorem“ a monomer zapíše jako ethen.

  Jak na to

  Nechat doplnit vzorec CH2=CHCl a mer –CH2–CHCl–; porovnat s PE, aby bylo vidět, že chlor je v monomeru, ne „přidaný později“.

• Častá chyba

  Žák tvrdí, že recyklace znamená, že z každého plastového výrobku znovu vznikne stejný výrobek.

  Jak na to

  Rozdat značky na obalech (PE-HD, PP, PVC, PET) a nechat třídit: co jde na čistou mechanickou recyklaci (PET láhev) a co končí jako směs / energetické využití (vícevrstvá fólie).

• Častá chyba

  Žák slučuje kaučuk s „obyčejným plastem“ a vulkanizaci vypustí jako „jen zahřátí“.

  Jak na to

  Ukázat, že lineární polyisopren/polybutadien teče, po síťování sírou drží tvar; krátce porovnat s termoplastem PE, který se při zahřátí znovu taví.

Jak učit

2–3 hodiny

1. Evokace: žáci přiřadí běžné předměty (láhev, igelit, trubka, punčocha, pneumatika) k odhadu materiálu a řeknou, zda při výrobě „mizí voda“.
2. Jádro: srovnávací zápis polymerace PE/PP/PVC a polykondenzace PET/polyamidu, pak tabulka použití a omezení recyklace.
3. Reflexe: žák z monomeru určí typ reakce, zkratku polymeru a jednu environmentální výhradu k danému výrobku.

Nápady na aktivity

• Pracovní list: z vzorce monomeru rozhodnout polymerace/polykondenzace, doplnit mer a přiřadit PE, PP, PVC, PET, polyamid, kaučuk.
• Stanoviště obalů: podle značky polymeru navrhnout třídění a zdůvodnit, proč vícevrstvý sáček nejde recyklovat jako čistá PET láhev.

Hodnocení

Písemně: z CH2=CHCl a z kyseliny tereftalové + ethan-1,2-diolu určit typ reakce, zkratku produktu a jedno použití.

Ústně: vysvětlit rozdíl mezi tavením PE a chováním vulkanizovaného kaučuku a uvést jeden dopad plastů na prostředí.

Související témata

• Alkeny a alkyny
• Estery a soli karboxylových kyselin
• Dusíkaté deriváty uhlovodíků
• Zdroje organických látek
• Léčiva, pesticidy, barviva a detergenty
• Proteiny

Zdroje

• RVP — prohlednout výstupy
• NPI otevřená data
• PubChem
• Chemické listy

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Syntetické makromolekulární látky

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Syntetické makromolekulární látky jedním klikem.

Základní materiály

• Příprava na hodinu

  Kompletní příprava s cíli, průběhem a aktivitami.

• Pracovní list

  List s úlohami, klíčem a variantou.

• Písemka

  Časovaná písemka s body a variantami.

• Aktivita

  Aktivita do hodiny, kterou žáci hned spustí.

• Prezentace

  Sada slajdů k výkladu a procvičení.

• Kartičky

  Materiál k tisku (kartičky, plakát, pracovní list).

• QR hra

  Interaktivní hra k procvičení tématu.

Interaktivní aktivity 14

• Křížovka s tajenkou

  Legendová křížovka, kde se ve sloupci skrývá tajenka. Skvělá na opakování pojmů.

  10–20 min

• Kartičky

  Sada oboustranných kartiček na učení pojmů a definic. Žáci si je procvičí překlápěním.

  5–20 min

• Pexeso a spojovačka

  Dvojice kartiček s obrázky, pojmy nebo příklady. Spojovačka, pexeso i volné třídění – ideální na slovní zásobu i opakování.

  10–25 min

• Rozhodovačka

  Rychlé rozhodování mezi možnostmi s okamžitou zpětnou vazbou.

  5–12 min

• Otázky

  Sada otázek s výběrem odpovědí; jedna nebo více správných. Okamžitá sebekontrola.

  5–15 min

• Vpisování

  Žáci dopisují krátké odpovědi a ihned vidí, zda se trefili.

  5–15 min

• Rozřazovačka

  Žáci přetahují kartičky do správných kategorií.

  5–15 min

• Rozbory

  Žák přiřazuje značky k částem věty nebo výrazu — větné členy, slovní druhy, větné rozbory. Sebevyhodnocovací procvičování.

  10–20 min

• Označování

  Žáci označují správná slova přímo v textu.

  5–15 min

• Doplňování textu

  Žáci doplňují chybějící slova přímo do vět nebo krátkého textu.

  5–15 min

• Krok po kroku

  Žáci řadí kroky procesu do správného pořadí.

  5–15 min

• Popis obrázku

  Diagram s očíslovanými špendlíky. Žáci přiřazují popisky k částem obrázku — biologie, zeměpis, anatomie.

  5–15 min

• Přesouvání

  Žáci přetahují kartičky do přesně určených slotů.

  5–15 min

• Čtení s porozuměním

  Žáci čtou krátký text a odpovídají na otázky k jeho obsahu.

  10–25 min

K tisku a rozstříhání 8

• Páry

  Kartičky se dvěma polovinami, které k sobě patří (např. datum–událost). Žáci je vystřihnou a párovají.

  10–20 min

• Výběr z možností (s tajenkou)

  Kartičky s úlohami a třemi možnostmi. Písmena u správných odpovědí složí tajenku — žák si tak řešení zkontroluje sám.

  10–20 min

• Doplňování do vět

  Věty s výběrem ze dvou možností uvnitř — žák zakroužkuje správnou.

  10–20 min

• Hra Riskuj

  Kvízová hra se třemi podtématy a otázkami různé hodnoty — klasický formát Riskuj / Jeopardy.

  15–30 min

• Hra AZ kvíz

  28 otázek na hexagonální hrací pole — cílem je spojit všechny tři strany.

  15–35 min

• Označ správnou možnost

  Kartičky s otázkou a čtyřmi možnostmi — žák označí správnou (např. kolíčkem).

  10–20 min

• Já mám, kdo má …?

  Kartičky s tvrzením a otázkou — žáci je čtou v kruhu a hledají navazující odpověď.

  10–25 min

• Hádej, kdo jsem

  Kartičky s popisem osobnosti, věci nebo zvířete v 1. osobě — žáci tipují, o koho/co jde.

  10–25 min

Hry pro celou třídu 4

• AZ kvíz

  28 otázek na hexagonálním hracím poli — cílem je spojit všechny tři strany. Včetně náhradních ANO/NE otázek.

  15–35 min

• Riskuj

  Klasická hra se 5 kategoriemi a otázkami za 100–500 bodů — týmy soutěží o nejvyšší skóre.

  15–40 min

• Pexeso

  Klasické pexeso s 10 dvojicemi (pojem ↔ popis) — dva týmy se střídají a hledají shody.

  10–25 min

• Šarády

  Šarády se 12 úkoly (mluvení, kreslení, pantomima) — dva týmy hádají, kdo uhodne první, dostane bod.

  15–30 min

Očekávané výstupy