Доклад "Каучук из школьного фикуса"

Министерство образования Республики Саха (Якутия)

МР «Усть-Алданский  улус (район)»

МБОУ  «Бярийинская средняя общеобразовательная школа им. В.Д.Лонгинова»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Резина из школьного фикуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Васильева Аня

ученица 8-го класса МБОУ

«Бярийинская СОШ им.В.Д.Лонгинова»

Руководитель: Атастырова Е.В.

учитель биологии и химии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бярийе, 2016

 

Содержание

                                                                                                                    стр.

Введение ……………………………………………………………….3                                                                  

Глава 1. Основная часть.   …………………………………………….5

1.1.          Из истории открытия каучука.  ………………………………..5

1.2.          Фикус каучуконосный. …………………………………………9

Глава 2.  Практическая часть: Опыты с каучуком…………………..10

Заключение  …………………………………………………………...11

Список используемых источников и литературы ………………….12

Приложения …………………………………………………………...13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Сейчас у многих людей в домах есть растения, которые прибыли к нам из разных стран. Многие из них обладают полезными свойствами. В нашей школе в учительской стоит большой  фикус. Мне захотелось узнать больше о нем и его свойствах. Содержит ли фикус полезные для человека вещества? Почему фикус называют резиновым деревом, и можно ли получить каучук из фикуса в условиях школьной лаборатории? Я считаю, что данная тема очень актуальна, так как я хочу, знать какие растения меня окружают и чем они полезны для нас.

Практическая значимость работы в том, что изучение полезных свойств растений поможет людям больше узнать «питомцев», которые их окружают, а также в ходе выполнения работы проделаю опыты с каучуком.

Цель: познакомиться с фикусом каучуконосным и получить каучук в школьных лабораторных условиях из школьного фикуса.

Задачи:

·                     Познакомиться с растением (историей, условиями разведения и содержания), изучив дополнительную литературу;

·                     Изучить способ получения каучука;

·                     Проделать простые опыты с каучуком;

·                     Оформить работу с последующей презентацией.

Объект исследования – фикус каучуконосный

Предмет исследования – физические и химические свойства каучука

Оборудование и материал - фикус каучуконосный, скальпель, нашатырный спирт, вата, уксусная кислота, пробирки, держатель для пробирок, спиртовка, предметное стекло, линейка, стаканчик с водой, спирт этиловый, бензин, сера.

Место проведения исследования: МБОУ «Бярийинская СОШ им.В.Д.Лонгинова»

Методы: анализ литературы, изучение правил техники безопасности при проведении химических опытов, проведение эксперимента, наблюдение, анализ полученных результатов.

Новизна исследования: самостоятельное проведение эксперимента и его анализ.

Гипотеза – каучук можно получить в школьных лабораторных условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Основная часть.

Глава 1.1. Из истории каучука.

Каучук - высокомолекулярный углеводород (C₅H₈)_n, цис - полимер изопрена;  содержится в млечном соке  гевеи бразильской, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других растений.

В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делятся на:

- латексные – каучук в млечном соке,

- паренхимные – каучук в корнях и стеблях,

- хлоренхимные – каучук в листьях и зеленых тканях молодых побегов.

В натуральном каучуке содержится 91–96% углеводорода полиизопрена (C₅H₈)_n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и др. примеси.

Молекула натурального каучука может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев, его молекулярная масса составляет от 1 400 000–2 600 000, он нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей.

Существует природный геометрический изомер каучука – гуттаперча.

Различия в пространственном расположении заместителей у каучука и гуттаперчи приводят к тому, что и форма макромолекул этих веществ тоже различна. Молекулы каучука закручены в клубки. Если ленту из каучука растягивать, деформировать, то молекулярные клубки будут выпрямляться в направлении прилагаемой сил, и лента будет удлиняться. Однако молекулам каучука энергетически выгоднее находиться в первоначальном состоянии, поэтому, если натяжение прекратить, молекулы опять свернутся в клубки, и размеры ленты станут прежними. Конечно, нельзя увеличивать нагрузку на ленту до бесконечности – рано или поздно деформация будет необратимой, лента порвется.

Молекулы гуттаперчи не закручены в клубки так, как каучук. Они вытянуты даже без нагрузок, поэтому гуттаперча менее эластична.

Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают.

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст почти 3 миллиона лет! Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, которым не менее 900 лет.

Во время второго путешествия на американский континент Колумб увидел, что жители Гаити играли в мяч, сделанный из «сока дерева». Но еще до этого туземцы Юго-Восточной Азии знали о резине (каучуке), сделанной из «сока» деревьев, которой они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их водонепроницаемыми! Каучук обнаружен в 400 различных деревьях, кустарниках. Но количество каучука в различных растениях неодинаково, поэтому невыгодно получать каучук из таких растений, как, например, одуванчик, молочай, полынь. Каучук — это липкое, эластичное твердое вещество, которое получают из беловатой жидкости — «латекса», который отличается от сока деревьев. Латекс имеется в коре, корнях, стебле, ветвях, листьях и плодах растений и деревьев. Но больше всего его — под корой ветвей и ствола каучуконосов. Латекс состоит из мельчайших частичек жидкости, твердых частиц, других примесей. Только около 33% латекса составляет каучук, остальное — вода. Частицы каучука в латексе соединяют вместе, и образуется каучуковый шар. Каучуконосы лучше всего произрастают не далее 10 градусов от экватора на север и юг, поэтому полоса шириной 1300 км по обе стороны экватора известна как «каучуковый пояс». Дело в том, что для каучуконосов требуется очень теплый влажный климат и плодородная почва. Больше всего каучука получают от «гевеи бразильской». По его названию можно предположить, что вначале дерево было обнаружено в Бразилии. В настоящее время почти 96% мирового производства натурального каучука дают плантации этих деревьев, их выращивают во многих странах каучукового пояса. Среди европейцев первыми, кто начал производить товары из каучука, были, по-видимому, французы.

Существует заблуждение, что изобретением резины европейцы обязаны Колумбу. На самом деле мореплаватель всего лишь оставил описание того, как туземцы островов Гаити играли с мячом, сделанным из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре гевеи бразильской. Когда с дерева стекал сок, индейцам казалось, что оно плачет. Поэтому они стали называть это растение «плачущим деревом» – от индейских слов кау («дерево») и учу («плакать»).

Значительно позже европейцы, побывавшие в Америке, познакомились с каучуком поближе и даже научились, подобно местным жителям, пропитывать соком каучуконосного дерева свои плащи. Но в Старый Свет каучук попал только в 1751 году. Немного застывшего сока привез математик  Шарль Ла Кондамин. Он долго наблюдал за своим «трофеем», но никак не мог сообразить, какую пользу каучук может принести ему лично и человечеству в целом. Кроме эластичности каучук не имел никаких других свойств. Поэтому математик назвал американскую резинку гуммиластиком и забыл о ней. И только почти 20 лет спустя застывшему соку нашли применение.

Английский священник и химик Джозеф Пристли (JosephPriestley) в 1770 году случайно обнаружил, что сырой натуральный каучук способен стирать следы графита (карандаша) лучше, чем частицы хлеба, которые использовались в то время с этой же целью. Это преимущество каучука связано с тем, что его трение по бумаге вызывает электростатическое напряжение, которое позволяет частицам каучука притягивать частицы графита. Приcтли назвал данное вещество «индийской резиной» (от англ. indianrubber - «индийский каучук»). Местом происхождения каучука была Америка, но в то время все американские вещи называли индийскими, и именно это неточное название сохранилось по сей день.

Однако опыты с каучуком продолжались. Во Франции изобрели удобные подтяжки и подвязки из сплетенных с хлопком резиновых ниток. А после 1823, когда шотландец Ч.Макинтош придумал прокладывать тонкий слой резины между двумя кусками ткани, начался настоящий «резиновый бум». Так родился прорезиненный плащ, названный в честь его изобретателя макинтошем. Однако «шотландский дождевик» далеко не сразу завоевал всеобщее  признание. Дело в том, что натуральный каучук при похолодании терял свою эластичность, а в жару размягчался, становился липким и начинал дурно пахнуть.

Еще не зная о таком свойстве материала, английский сапожник Рилли начал выпускать резиновую обувь. Говорят, его товар поначалу вызвал большой интерес, но когда припекло летнее солнышко, сапоги и калоши буквально расплавились на полках лавки. Несмотря на неудачу, постигшую Рилли, его дело продолжил американец Чарльз Гудир (CharlesGoodyear). Он был бедным человеком, но, поставив перед собой цель «приручить» каучук, упорно добивался ее достижения. В 1839 г. он уронил одну из них на горячую плиту. Сперва он не заметил этого, но, когда увидел свою пластину лежащей на горячей плите, очень испугался, так как ему было известно, что при нагревании каучук становится липким, плавится и уже не возвращается в первоначальное состояние. Ч.Гудьир быстро схватил пластину с плиты и начал мять ее, чтобы убедиться, насколько она пострадала от нагревания. Удивлению его не было границ, когда он увидел, что пластина не размягчилась и не испортилась, а, наоборот, стала весьма эластичной и упругой и потеряла способность растворяться в обычных для себя растворителях. Он обнаружил кожеподобный материал - резину. Зная, что пластина содержала, помимо каучука, примесь серы и глета, Ч.Гудьир сообразил, чем вызвано изменение, произошедшее в каучуке, и насколько оно важно.  Тем самым он открыл принцип вулканизации резины, то есть особой обработки каучука, при которой последний соединяется с серой и вследствие этого приобретает способность не реагировать на перепады температуры. В 1843 году он запатентовал этот процесс.

Неудивительно, что Бразилия, которая была крупнейшим импортером каучука, берегла источник своего богатства. Вывоз семян гевеи был запрещен под страхом смертной казни. Однако в 1876 британский шпион Генри Уикхем в трюмах английского судна «Амазонас» тайно вывез 70 000 семян гевеи. В британских колониях Юго-Восточной Азии были заложены первые плантации каучуконосов. На мировом рынке появился натуральный английский каучук, более дешевый, чем бразильский.

1832 г. в Петербурге построена первая обувная фабрика с каучуковым покрытием.

          В 1888 г. Автомобильная промышленность поставила задачу производства синтетического каучука.

В 1932 г. русский ученый С.В.Лебедева изготовил в Ярославле искусственный каучук в бутылке лимонада.

 

Глава 1.2. Фикус каучуконосный.

Фикус  (лат. Ficus) —род растений семейства Тутовые (Moraceae), в составе которого образует монотипную трибу Фикусовые (Ficeae). Большинство видов — вечнозелёные, некоторые — листопадные.

Многие виды фикусов начинают жизнь как эпифиты, затем образуют придаточные корни, достигающие земли и разрастающиеся в мощные колоннообразные опоры для огромной кроны(баньян). Воздушные корни некоторых эпифитных фикусов способны плотно оплетать ствол дерева-хозяина, вызывая его отмирание (так называемые фикусы-удушители).

Листья очередные, реже супротивные, цельные, зубчатые или лопастные. Прилистники очень крупные; они одевают почку, но в большинстве случаев скоро отпадают и лишь изредка сохраняются после распускания листьев. «Фиговый лист» — устойчивая речевая форма во многих языках, в том числе и русском; несчётное число раз изображался на живописных полотнах и гравюрах старых мастеров.

Все части растения содержат млечный сок. Млечный сок некоторых видов (Ficus heterophylla,Ficus sycomorus, Ficus indica) используется в медицине.

Цветки собраны в пазушные соцветия, одиночные или сгруппированные по нескольку, и иногда на безлистном побеге образующие конечный колос или кисть. Цветоложе в соцветии большей частью в виде полого шара или груши с отверстием на верхушке; внутри на таком цветоложе располагаются мелкие цветки; мужские вместе с женскими или мужские отдельно от женских; иногда мужских цветков бывает очень немного, и они располагаются тогда у отверстия соцветия, а женские занимают всю остальную поверхность его. При каждом цветке иногда развиваются кроющие листья, иногда их не бывает. Цветок состоит из 2—6-раздельного или лопастного околоцветника, более развитого при мужском цветке. Тычинок либо 1, либо 2 или 3—6; нити у них короткие, пыльники либо выдаются из околоцветника, либо нет. Пестик один с одногнёздой (реже 3-2-гнёздой) односемянной завязью, с простым столбиком, не выдающимся из отверстия цветоложа. Опыляются насекомыми.

Плоды — особые плодовые тела — сикониумы: орешки, заключённые в мясистое цветоложе (фигу). Искривлённый зародыш окружён белком.

Многие виды фикусов — полезные растения.

Наибольшее значение в промышленном отношении они имеют, как дающие каучук: Ficus elastica (Суматра), Ficus nymphaeifolia, Ficus populnea, Ficus radula, Ficus sylvestris (Бразилия), Ficus elliptica и Ficus prinoiddes (Колумбия, Эквадор).

Плоды некоторых представителей рода (Ficus carica, Ficus sycomorus, Ficus religiosa, Ficus rumphii, Ficus bengalensis) съедобны, содержат до 75 % сахаров (глюкоза, фруктоза); эти растения вошли в культуру в незапамятные времена.

В дождевых лесах плоды фикусов — основная часть корма млекопитающих и птиц, листья и древесина — насекомых.

В Мексике, Центральной Африке из листьев делают крыши домов и навесы, грубые ткани и не только.

Лист Ficus carica используют в качестве лекарственного сырья — Folium Ficusi caricae. Собирают после снятия плодов в сентябре — октябре и высушивают, используя для получения препарата «Псоберан». Действующие вещества — кумарины, главные из них — псорален и бергаптен. Псоберан используется для лечения гнёздной плешивости и витилиго. Плоды инжира используются как лёгкое слабительное(сироп), при кашле, а также входят в состав препарата «Кафиол»^.

Некоторые виды (Ficus laccifera, Ficus religiosa, Ficus bengalensis) доставляют шеллак, или гуммилак(гумми, вытекающее от укусов лакового червеца).

Народы индийского штата Мегхалая несколько веков назад научились использовать корни каучуконосного фикуса для выращивания живых мостов. Для этого через препятствие перекидывают бамбуковые шесты и направляют на них корни, которые постепенно дорастают до противоположной стороны, процесс «строительства» длится 10—15 лет. Живые мосты могут достигать длины 30 метров и выдерживать вес более 50 человек. Выращивание таких мостов практичнее строительства деревянных, так как там выпадает более 11000 мм осадков за год и мёртвая древесина быстро сгнивает. Возраст некоторых мостов достигает 500 лет.

Фикус каучуконосный — вечнозеленое дерево, достигающее в высоту 30-40 метров.

Листья — очередные, овальные с острым концом, кожистые, блестящие, до 20-30 см в длину и 10-20 в ширину. Молодые листья имеют розовато-коричневатую окраску, старые — тёмно-зелёную.

Плоды — небольшие, жёлто-зелёные, овальной формы, достигают в диаметре 1 см.

Глава 2. Практическая часть: опыты с каучуком.

Ход работы:

       I.             

                             1.            На стебле, сделаем косой надрез коры до древесины. Под надрез приложим пробирку. Чтобы млечный сок не густел, около надреза прикрепим ватку, смоченную нашатырным спиртом. Когда наберется немного млечного сока, нальем в пробирку по каплям уксусную кислоту и встряхнем ее. Сразу же в ней образуются хлопья. Это выделился каучук. Промыв эти хлопья водой, затем отжимаем, раскатываем в тонкую полоску. (см.приложение 1).

                             2.            Полученный каучук, подвергаем испытаниям. Сначала узнаем, какова его растяжимость. Для этого измеряем полоску, Длина её составляет 1 см., затем растянем полоску до 3 см и отпустим. Через 1 минуту полоска сократилась до 2 см.

                             3.            Интересно узнать: в какой жидкости каучук растворится? Отрежем  наш каучук на четыре  кусочка и положим по одному из них в воду, этиловый спирт, уксусную кислоту и в бензин. На следующий день посмо­трим, что получится. Спустя сутки в воде, уксусе и спирте  каучук не растворился. А в бензине должен был получится резиновый клей, у нас не получилось. (см.приложение 2).

                             4.            В пробирку с раствором перманганата калия  прилейте раствор каучука в бензине, закройте пробирку пробкой, встряхните несколько раз.  Раствор KMnO₄  после встряхивания приобрел бурую окраску. Через некоторое время впал в осадок. (см.приложение 3).

                             5.            Если взять несколько маленьких частиц серы, в двадцать раз меньше кусочка каучука, то, нагревая каучук на предметном стекле с размельченной серой, можно получить резину. С резиной можно, проделать все те опыты по растяжи­мости и нагреванию, что и с чистым каучуком (см. приложение 4).

    II.            Проделали опыты с полученной резиной.

                             1.            Опыты по растяжимости. Для этого измеряем полоску, Длина её составляет 1 см., затем растянем полоску до 2 см и отпустим. Через 1 минуту полоска сократилась до 1,5 см.

                             2.            Отрежем  нашу резину на три  кусочка и положим по одному из них в этиловый спирт, уксусную кислоту и в бензин. На следующий день посмо­трели, что получилось. Во всех пробирках нашли кусочки нашей резины.

 III.            Также проделали опыты с натуральным латексом. (латексные перчатки) (см. приложение 5).

                             1.            Опыт по растяжимости. Взяли кусок из перчатки длиной 3 см и растянули до 12 см.

                             2.            Опыт по растворимости. Поместили кусочки латекса в этиловый спирт, уксусную кислоту, бензин. Через сутки обнаружили, что

IV.            Проделали те же опыты с искусственной резиной (шина от колес автомобиля) (см. приложение 6).

                             1.            Опыт по растяжимости.

         Поперечный разрез  13 см 30 см.

              Продольный разрез  13 см  26 см.

              Лучше растягивается поперечный разрез.

                             2.            Опыт по растворимости. Отрезали кусочки шины и поместили в этиловый спирт, уксусную кислоту и бензин. Через сутки шина не растворилась не в уксусе, не в спирте, не в бензине. Тем самым мы доказали что искусственная резина намного прочнее каучука полученного из фикуса.

 

 

 

Заключение.

В конце проделанной работы мы пришли к следующим выводам.

1. Каучук обладает следующими свойствами:

1.     природный необработанный (сырой) каучук — белый;

2.     важнейшее свойство каучука – это его эластичность;

3.     ценным для практического использования свойством каучука является также непроницаемость для воды и газов;

4.     он не набухает и не растворяется в воде, уксусной кислоте, спирте;

5.     набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике;

6.     при 20 °C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов;

2.     Искусственный каучук прочнее естественного.

3.     Резина одно из самых полезных изобретений человечества.

4.     Очень трудно найти специальную литературу про каучук. Информация о каучуке содержится только в энциклопедиях и в интернете.

 

 

 

 

 

Список используемых источников и литературы:

1.                 Химия. Органическая химия. 10 класс: учеб.  Для общеобразоват. учреждений: базовый уровень/ Г.Е.Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. -15-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 192 с. ил. 

2.                 Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/Глав. ред. В.Володин. – М.:  «Аванта +», 2001. – 640 с.: ил.

3.                 Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия/Авт.-сост. Л.А.Савина. – М.:АСТ, 1995 – 448 с.

4. biofile.ru/bio/19897.htm/

5. http://ogorod23.ru/raznovidnosti-fikusa-foto-nazvaniya/

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Фикус

          7. ppt 4 web.ru/khimija/kauchuk 8.html

8. www. Krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himia/kauchuk.hht

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1.

 

             

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2.

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5.

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 6.

                  

                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru