Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Plasty (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-Ch-9-09 Předmět: chemie Cílová skupina: 9. třída Autor: Mgr. Simona Kubešová Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: práce ve dvojicích Anotace: Laboratorní práci zařadíme k učivu o plastech. Provedením laboratorní práce žáci vyvodí některé vlastnosti plastů a pochopí, jak je nutné s plasty v běžném životě zacházet, abychom nepoškozovali životní prostředí. Cíl: Žáci si sami prakticky ověří chování plastů a pochopí, proč nemůžeme plasty odhazovat do přírody nebo proč je nemůžeme spalovat. Uvidí ale také, že plasty mají některé vlastnosti pro člověka dobře využitelné, např. že se dají svařovat či tvarovat teplem.
Plasty jsou uměle vyrobené makromolekulární látky. Vznikají tzv. polymerací, což je reakce při které z velkého počtu molekul nenasycených sloučenin vznikají makromolekuly. Plasty mají pro svoje vlastnosti velmi široké použití. Nahrazují řadu tradičních materiálů, jako jsou dřevo, kovy nebo přírodní vlákna. Jejich používání však přináší lidstvu i řadu problémů, protože plasty se v přírodě těžko rozkládají. Plasty odhozené do přírody ji znečišťují velmi dlouhou dobu, protože nepodléhají přirozenému rozkladu. Řada plastů je hořlavá a při jejich hoření vznikají jedovaté látky. Z těchto důvodů je nutné plasty sbírat, třídit a znovu zpracovávat = recyklovat. Úkol č. 1: Plasty ve vodě Pomůcky: PE = polyethylen, PP = polypropylen, PS = polystyren (ne pěnový), PVC = polyvinylchlorid, 4 kádinky, špejle, nůžky, lihový popisovač 1. Nastříháme si z plastů vzorky asi 2 cm x 2 cm a označíme si je lihovým fixem (použijeme značky PE, PP, PS, PVC). 2. Kádinky naplníme do poloviny vodou a do každé vložíme vzorek plastu. Špejlí ponoříme plasty pod vodu a pozorujeme jejich chování ve vodě. Pozorování: PE a PP plave ve vodě, PS a PVC se potápí. Zjisti v tabulkách hustotu jednotlivých plastů, porovnej ji s hustotou vody a vysvětli, proč se plasty ve vodě takto chovají. (ƍ (H 2 O) = 0,99 g/cm 3,ƍ (PE) = 0,93 g/cm 3, ƍ (PP) = 0,91 g/cm 3, ƍ (PS) = 1,05 g/cm 3, ƍ (PVC) = 1,36 g/cm 3 ) PE a PP plave ve vodě, protože má menší hustotu než voda. PS a PVC se potápí, neboť jejich hustota je větší než je hustota vody. Úkol č. 2: Vlastnosti polyethylenu A. Pomůcky: vzorek polyethylenu PE, nůžky, 2 kádinky, špejle Chemikálie: ethanol 1. Do kádinky s roztokem s vodou a do kádinky s ethanolem vložíme malý kousek polyethylenu.
Pozorování: Polyethylen na vodě plave, v ethanolu klesá ke dnu. Polyethylen ve vodě plave, protože má menší hustotu než voda. V ethanolu se potopí, protože ethanol má menší hustotu (0,789 g/cm 3 ) než je hustota PE. B. Pomůcky: zkumavka, držák na zkumavky, PET láhev, nůžky, kahan Zkumavku vložíme do držáku na zkumavky. Zkumavku nahřejeme opatrně v plameni kahanu. Z PET lahve odstřihneme proužek široký asi 1 cm a dlouhý asi 10 cm. Tento proužek navineme na nahřátou zkumavku. Pozor - zkumavky se nesmíme dotknout, abychom se nespálili. (Učitel žákům ukáže, jak pokus bezpečně provést). Pozorování: Po zchladnutí pozorujeme, že polyethylen změnil částečně svůj tvar. Polyethylen lze tepelně tvarovat. C. Pomůcky: dva kousky polyethylenové fólie 4cm x 6 cm, 2 sklíčka, kahan, kádinka, zápalky, kleště Dva připravené obdélníčky polyethylenové fólie vložíme mezi dvě sklíčka tak, aby fólie 1 cm přesahovala přes okraj. Sklíčka uchopíme do kleští a pomalu protahujeme plamenem přesahujícím okrajem. Pozor - na horká sklíčka nesaháme, abychom se nespálili. Pozorování: Po zchladnutí pozorujeme, že se fólie spojily. Předměty z polyethylenu lze svařovat teplem. Polyethylenová fólie se teplem seškvaří, spojí a vytvoří pevný svár. Na tomto principu funguje domácí svářečka polyethylenové fólie, která se používá při přípravě balíčků naporcované zeleniny, ovoce nebo masa ukládaných do mrazničky. Úkol č. 3: Plasty v plameni Pomůcky: PE = polyethylen, PP = polypropylen, PS = polystyren (ne pěnový), PVC = polyvinylchlorid, lihový kahan nebo svíčka, chemické kleště, zápalky, podložka, popisovač Pozor: Pracujeme s otevřeným ohněm. Dáváme pozor, abychom se nespálili. Pracujeme v dobře větratelné místnosti. Pracujeme na nehořlavé podložce (např. miska s pískem).
Nejprve si připravíme vzorky plastů 1,5 cm x 1,5 cm. Vzorky si označíme. Kousky plastů postupně uchopíme do chemických kleští a vložíme do plamene kahanu. U každého plastu zkoumáme, jak se chová v plameni, zjistíme jeho pach po zhasnutí plamene a jeho stav po vyjmutí z plamene. Zkouška Chování v plameni Pozorování Plast PE PP PS PVC Hoří svítivým plamenem, x x odkapává Hoří čadivým plamenem, taje x Hoří čadivým plamenem, netaje x Po parafinu x x Pach produktů po zhasnutí Nasládlý (květinová vůně) x plamene Štiplavě čpavý x Stav látky po Tuhne na voskovitou hmotu x x vyjmutí z Tvoří černý zbytek x plamene hnědne x Proč obaly z plastů doma nespalujeme? Jak nakládáte doma s plastovým odpadem? Vysvětlení: PE a PP hoří svítivým plamenem a odkapávají. Oba jsou cítit po parafinu a tuhnou ve voskovitou hmotu. PS hoří čadivým plamenem, taje, vůni má nasládlou a po vyjmutí z plamene tvoří černý zbytek. PVC hoří čadivým plamenem, netaje. Po zhasnutí plamene má štiplavě čpavý zápach a po vyjmutí z plamene hnědne. Při spalování plastů uniká do ovzduší mnoho nepříjemně páchnoucích škodlivých látek poškozujících životní prostředí. Nakládání s plastovými odpady: Odpady z plastů se ukládají do nádob žluté barvy nebo v některých městech přímo v místě bydliště do pytlů určených ke svozu dům od domu. Úkol č. 4: Rozpustnost polystyrenu Pomůcky: několik kousků polystyrenu (pěnového), kádinka, štěteček Chemikálie: aceton
Několik kousků pěnového polystyrenu rozpustíme v kádince s acetonem. Vzniklým roztokem potřeme dna dvou polystyrenových kelímků nebo rozlámaná písmenka z polystyrenu a přitlačíme je k sobě. Pozorování: Po 10 minutách ověříme, že po odpaření rozpouštědla jsou kelímky (písmenka) slepeny. Polystyren je rozpustný v organických rozpouštědlech, např. v acetonu. Úkol č. 5: Důkaz chloru v PVC Pomůcky: měděný drátek, lihový kahan, zápalky, malý kousek PVC. chemické kleště Pevně omotáme malý vzorek plastu PVC (=polyvinylchlorid) měděným drátkem a drátek uchopíme do chemických kleští. Vložíme plast do nesvítivé části plamene a pozorujeme jeho zbarvení. Pozorování: Plamen se po chvíli barví zeleně. Zelené zbarvení plamene je důkazem přítomnosti halogenu chloru v organické látce. Organická látka se teplem rozkládá a v ní vázaný halogen reaguje s mědí. Vznikla sloučenina halogenu s mědí - chlorid měďnatý CuCl 2. Halogenidy mědi barví plamen zeleně. Závěrečné zhodnocení:
Laboratorní práce č. Téma: Jméno a příjmení: Datum: PLASTY Hodnocení: Školní rok: Třída: Úkol č. 1: Plasty ve vodě Pomůcky: PE = polyethylen, PP = polypropylen, PS = polystyren (ne pěnový), PVC = polyvinylchlorid, 4 kádinky, špejle, nůžky, lihový popisovač 1. Nastříhej si z plastů vzorky asi 2 cm x 2 cm a označ je lihovým fixem (použij značky PE, PP, PS, PVC). 2. Kádinky naplň do poloviny vodou a do každé vlož vzorek plastu. Špejlí ponoř plasty pod vodu a pozoruj jejich chování ve vodě. Pozorování: Doplň, které plasty se takto chovají. Použij zkratky. plave ve vodě,. se potápí. Zjisti v tabulkách hustotu jednotlivých plastů, porovnej ji s hustotou vody a vysvětli, proč se plasty ve vodě takto chovají. (ƍ (H 2 O) = g/cm 3,ƍ (PE) =. g/cm 3, ƍ (PP) =.. g/cm 3, ƍ (PS) =. g/cm 3, ƍ (PVC) =. g/cm 3 ) plave ve vodě, protože má. hustotu než voda. se potápí, neboť jejich hustota je než je hustota vody. Úkol č. 2: Vlastnosti polyethylenu A. Pomůcky: vzorek polyethylenu PE, nůžky, 2 kádinky, špejle Chemikálie: ethanol
1. Do kádinky s roztokem s vodou a do kádinky s ethanolem vložíme malý kousek polyethylenu. Pozorování: Doplň slova, klesá, plave tak, aby věta odpovídala skutečnosti. Polyethylen na vodě.., v ethanolu ke dnu.... ve vodě plave, protože má hustotu než voda. V se potopí, protože ethanol má.. hustotu (0,789 g/cm 3 ) než je hustota PE. B. Pomůcky: zkumavka, držák na zkumavky, PET láhev, nůžky, kahan Zkumavku vlož do držáku na zkumavky. Nahřej ji opatrně v plamenu kahanu. Z PET lahve odstřihni proužek široký asi 1 cm a dlouhý asi 10 cm. Tento proužek naviň na nahřátou zkumavku. Pozor - zkumavky se nesmíš dotknout, aby ses nespálil. Pozorování: Po zchladnutí pozorujeme, že polyethylen svůj tvar. Je možné polyethylen tepelně tvarovat? C. Pomůcky: dva kousky polyethylenové fólie 4cm x 6 cm, 2 sklíčka, kahan, kádinka, zápalky, kleště Dva připravené obdélníčky polyethylenové fólie vlož mezi dvě sklíčka tak, aby fólie 1 cm přesahovala přes okraj. Sklíčka uchop do kleští a pomalu protahuj plamenem přesahujícím okrajem. Pozor - na horká sklíčka nesahej, aby ses nespálil. Pozorování: Po zchladnutí pozorujeme, že se fólie.. Je možné předměty z polyethylenu svařovat teplem?. Polyethylenová fólie se teplem seškvaří, spojí a vytvoří pevný svár. Na tomto principu funguje domácí svářečka polyethylenové fólie, která se používá při přípravě balíčků naporcované zeleniny, ovoce nebo masa ukládaných do mrazničky. Úkol č. 3: Plasty v plamenu Pomůcky: PE = polyethylen, PP = polypropylen, PS = polystyren (ne pěnový), PVC = polyvinylchlorid, lihový kahan nebo svíčka, chemické kleště, zápalky, podložka, popisovač
Pozor: Pracuješ s otevřeným ohněm. Dej pozor, aby ses nespálil. Pracuj v dobře větratelné místnosti. Pracuj na nehořlavé podložce (např. miska s pískem). Nejprve si připrav vzorky plastů 1,5 cm x 1,5 cm. Vzorky si označ. Kousky plastů postupně uchop do chemických kleští a vlož do plamene kahanu. U každého plastu zkoumej, jak se chová v plamenu, zjisti jeho pach po zhasnutí plamene a jeho stav po vyjmutí z plamene. V tabulce označ křížkem správnou variantu toho, jak se plast při jednotlivých zkouškách chová. Zkouška Chování v plamenu Pach produktů po zhasnutí plamene Stav látky po vyjmutí z plamene Pozorování Hoří svítivým plamenem, odkapává Hoří čadivým plamenem, taje Hoří čadivým plamenem, netaje Po parafinu Nasládlý (květinová vůně) Štiplavě čpavý Tuhne na voskovitou hmotu Tvoří černý zbytek hnědne Plast PE PP PS PVC Proč obaly z plastů doma nespalujeme? Jak nakládáte doma s plastovým odpadem?. Úkol č. 4: Rozpustnost polystyrenu Pomůcky: několik kousků polystyrenu (pěnového), kádinka, štěteček Chemikálie: aceton Několik kousků pěnového polystyrenu rozpusť v kádince s acetonem. Vzniklým roztokem potři dna dvou polystyrenových kelímků nebo rozlámaná písmenka z polystyrenu a přitlač je k sobě.
Pozorování: Po 10 minutách ověříme, že po odpaření rozpouštědla jsou kelímky (písmenka). Vyber správnou možnost. Polystyren je / není rozpustný v organických rozpouštědlech, např. v acetonu. Úkol č. 5: Důkaz chloru v PVC Pomůcky: měděný drátek, lihový kahan, zápalky, malý kousek PVC. chemické kleště Pevně omotej malý vzorek plastu PVC (=polyvinylchlorid) měděným drátkem a drátek uchop do chemických kleští. Vlož plast do nesvítivé části plamene a pozoruj jeho zbarvení. Pozorování: Plamen se po chvíli barví... zbarvení plamene je důkazem přítomnosti halogenu. v organické látce. Organická látka se teplem rozkládá a v ní vázaný halogen reaguje s mědí. Vznikla sloučenina halogenu s mědí - chlorid měďnatý CuCl 2. Halogenidy mědi barví plamen zeleně.
Použitá literatura: PEČOVÁ, D. - KARPER, I. - PEČ, P. Chemie II pro 9. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií, Olomouc: Prodos, spol. s.r.o., 1999. 71 s. ISBN 80-7230-035-0 ŠKODA, J. DOULÍK, P. Chemie 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia, Plzeň: Fraus, 2007. 128 s. ISBN 978-80-7238-584-3 Doc. RNDr. Pavel Beneš, CSc., PhDr. Václav Pumpr, CSc., Doc. RNDr. Jiří Banýr, CSc. Základy chemie 2. díl pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy, Moravské tiskárny Olomouc, spol. s.r.o.: nakladatelství Fortuna, spol. s.r.o., 1996. 96 s. ISBN 80-7168-312-4