Escola Secundária com 2º e 3º ciclos Prof. Reynaldo dos Santos

Química

Prof. Isabel Quirino

2010/2011

A.L. 3.1 – Identificação de Plásticos por testes físico-químicos

João Dias Nº 14

09/05/2011

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Objectivos

Conhecer os diferentes tipos de materiais, os seus constituintes e as substâncias a utilizar neste tipo de experiência.

Aprender a manusear o material de laboratório e as suas respectivas regras de utilização.

Aprofundar conhecimentos e desenvolver competências pelo recurso a actividades experimentais.

Aprender a identificar os diferentes tipos de polímeros recorrendo a testes Físico-Químicos.

Verificar s funcionalidade da marcha geral de análise.

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Introdução Teórica

Se falarmos em plástico qualquer pessoa percebe do que se fala. Mas os polímeros não são apenas plásticos, eles entram também na constituição do nosso corpo. Por exemplo, o ADN, que contém o código genético que define as características das pessoas e outros seres vivos, é um polímero. Também são polímeros as proteínas e o amido

Os polímeros, são moléculas de elevada dimensão (macro moléculas) constituídas por unidades que se repetem (Monómeros). Os polímeros podem ser de origem natural ou sintética.

Os químicos aprenderam como combinar pequenas moléculas do petróleo, os materiais de partida, em moléculas gigantes, como os polímeros que produzem plásticos, filmes, fibras e borrachas artificiais.

Como são constituídos os Polímeros?

Toda a matéria é constituída por pequenas unidades a que chamamos moléculas. Os polímeros são grandes moléculas (macro moléculas).

Os polímeros podem ser sintéticos, que cada vez têm vindo a ser mais importantes e a ocupar o lugar dos antigos materiais como pedra, madeira, vidro, metais. Também podem ser naturais, como o amido que comemos, a celulose que usamos em roupas e papéis, ou as proteínas que formam o couro e a seda que usamos em nossas roupas.

Polímeros (poli = muitos, mero = partes) são macro moléculas, ou seja, moléculas muito grandes, formadas por partes que se repetem, conhecidas como monómeros (nos quais predominam as moléculas de carbono. Embora possam ser extraídos da madeira, do álcool ou do carvão – todos ricos em carbono –, sendo hoje mais barato produzir os monómeros a partir do petróleo). Cada molécula de polímero contém de 500 a 20.000 monómeros ligados entre si, formando o que chamamos de cadeia polimérica.

Polímeros naturais: carboidratos e proteínas; estrutura e propriedades. Polímeros sintéticos: polímeros de adição (polietileno, poliestireno, PVC e teflon) e polímeros de condensação (poliéster e poliamida); estrutura, propriedades, produção e uso, reciclagem e implicações ambientais.

Os Plástico são uma subdivisão dos polímeros. Tratando-se de uma classe de materiais que apresentam grande facilidade de assumir qualquer formato. São geralmente sintéticos, apresentando moléculas de grande tamanho a base de carbono. Apresentam grande variedade de propriedades mecânicas e físicas.

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Monómero

Em química, um monómero (do grego "mono", "um" e "meros" , "parte") é uma pequena molécula que pode ligar-se a outros monómeros formando moléculas maiores denominadas polímeros.

Exemplos de monómeros são os hidrocarbonetos, derivados do petróleo, do tipo alcanos e alcenos. Os hidrocarbonetos como o estireno e etileno reagindo em cadeia formam plásticos como o poliestireno (reacção em cadeia do estireno) e polietileno ( reacção em cadeia do etileno ). Esta reacção em cadeia entre os monómeros formando o polímero é chamada de polimerização.

A reacção de polimerização, como no caso da formação dos polímeros amido e celulose a partir dos monómeros de glicose, é uma reacção de "desidratação" ou de "condensação" (devido a formação da água (H2O) como um dos produtos), onde um átomo de hidrogénio de um monómero combina-se com o grupo hidroxila (-OH) de outro monómero formando a água. As ligações livres dos dois monómeros se combinam formando o polímero.

Quando não ocorre a formação de água na polimerização entre monómeros do mesmo tipo, como no caso da formação do polímero polietileno, a reacção é denominada de "polimerização de adição". Quando ocorre entre monómeros diferentes, por exemplo, entre estireno e eritreno (seja por adição ou condensação) é denominada de "copolimerização".

Os polímeros, dependendo do número de monómeros, podem ser chamados de "dímeros", "trímeros" , "tetrâmeros" , ... se tiverem 2, 3 , 4, ... Monómeros, respectivamente. Qualquer número de unidades de monómeros nos polímeros mais simples pode ser indicado pelo prefixo apropriado. Quando o polímero é muito extenso prefere-se utilizar o prefixo "poli", por exemplo, polietileno.

Excimer significa excited dimer, ou seja, um composto formado por duas moléculas de um monómero, no estado excitado.

Esses polímeros são também conhecidos como termoplásticos, pois são relativamente rígidos à temperatura ambiente e, quando aquecidos, fundem, podendo ser moldados novamente.

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Como se dividem os polímeros?

Há diversas maneiras de se dividir os polímeros. A classificação conforme as características mecânicas talvez seja a mais importante. Ela decorre, na verdade, da configuração específica das moléculas do polímero.

Sob este aspecto, os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termo rígidos, (termo fixos) e elastómeros (borrachas).

Termoplásticos:

São os chamados plásticos, constituindo a maior parte dos polímeros comerciais. A principal característica desses polímeros é poder ser fundido diversas vezes.

Dependendo do tipo do plástico, também podem dissolver-se em vários solventes. Logo, a sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável nos dias de hoje.

As propriedades mecânicas variam conforme o plástico: sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis.

Estrutura molecular: moléculas lineares dispostas na forma de cordões soltos, mas agregados, como num novelo de lã.

Exemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), poli(tereftalato de etileno) (PET), policarbonato (PC), poliestireno (PS), poli(cloreto de vinilo) (PVC), poli (metilmetacrilato) (PMMA), etc.

Termo rígidos (Termo fixos):

São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez prontos, não mais se fundem. O aquecimento do polímero acabado a altas temperaturas promove decomposição do material antes de sua fusão.

Logo, sua reciclagem é complicada. Estrutura molecular: na verdade, os cordões estão ligados fisicamente entre si, formando uma rede ou reticulado. Eles estão presos entre si através de numerosas ligações, não se movimentando com alguma liberdade como no caso dos termoplásticos. Pode-se fazer uma analogia com uma rede de malha muito fina.

Exemplos: baquelite, usada em tomadas e no embutimento de amostras metalográficas; poliéster usado em carroçarias, caixas de água, piscinas, etc., na forma de plástico reforçado (fiberglass).

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Elastómeros (Borrachas):

Classe intermediária entre os termoplásticos e os termo rígidos: não são fusíveis, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termo fixos. Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão, de forma análoga aos termo rígidos.

Estrutura molecular: a estrutura é similar à do termo rígidos mas, neste caso, há menor número de ligações entre os “cordões”. Ou seja, é como se fosse uma rede, mas com malhas bem mais largas que os termo rígidos.

Exemplos: pneus, vedações, mangueiras de borracha.

Os Plásticos

Os plásticos mais usuais são o HDPE, o LDPE, o PP, o PVC, o PS e o PET. Estes seis materiais perfazem 85 % dos plásticos utilizados em todo o mundo. Assim, estes plásticos são identificados por símbolos triangulares com um código no seu interior.

Mas, a existência desta simbologia não é simples, nem representa a solução do problema da triagem. Nem todos os produtos existentes no mercado apresentam estes símbolos e, como já foi referido, um mesmo produto pode ser uma mistura de plásticos, com natureza diferente e modo de processamento distinto. A identificação de plásticos pode ser feita laboratorialmente, através de testes às propriedades físico-químicas.

A densidade é uma propriedade que permite distinguir diferentes plásticos. Pode-se recorrer à técnica de flutuação para fazer uma determinação aproximada da densidade dos materiais. Esta técnica permite, de forma simples, comparar a densidade de materiais diferentes (sem ser necessário a sua determinação).

A solubilidade, a determinação da temperatura de fusão/amolecimento ou a inflamabilidade dos materiais são outras propriedades físico-químicas que nos permite ajudar a distinguir entre dois plásticos diferentes.

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- Símbolos que identificam os diferentes Plásticos

Materiais

2 Gobelés Pinça Ança de Cromoníquel Lamparina Vareta Placa de Aquecimento

Reagentes

2-Propanol Acetona Amostras de PS, PP, PTE e PE-AD

se a chama é

faz - se o

se

faz - se o

se

faz - se o

se

faz - se o

faz - se o

se

Teste de densidade (água)

Mergulha

Teste da chama

Cor verde

PVC

Flutua

Cor amarela

Teste de acetona

Dilata

Não dilata

PS

Teste do aquecimento

Amolece

PTE

Teste da densidade (2-propanol)

Mergulha Flutua

PEADTeste da combustão

Azul

PEBD

Amarela

PP

se apresenta

Amostra de plástico

Procedimento

Seguiu-se a marcha geral de análise.

Para seguir esta marcha é necessário verificar o que acontece nos vários testes que são:

o Teste da densidade da água:

Num gobelé de 200 ml, colocou-se cerca de 150 ml de água á temperatura ambiente. Introduziu-se a amostra e agita-se

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com uma vareta para retirar as bolhas de ar aderentes. Deixa-se repousar e observar se o plástico flutua ou mergulha.

o Teste de densidade em álcool isopropílico:

Num gobelé de 200 ml, colocou-se 64 g de 2-propanol (70 % V/V) e adiciona-se água até perfazer 100 g de solução. Introduziu-se a amostra e agitou-se com uma vareta para retirar as bolhas de ar aderentes. Deixa-se repousar e observa-se, se o plástico flutua ou mergulha.

o Teste de chama:

Colocou-se a ança de cromoniquel na chama de uma Lamparina até ficar ao rubro. Cuidadosamente, tocou-se com o fio na amostra de plástico. Levou-se o fio novamente à chama e observou-se que a cor da chama ficou verde ou amarela.

o Teste de aquecimento:

Num gobelé de 200 ml, colocou-se cerca de 125 ml de água e aqueceu-se até á ebulição. Com o auxílio de uma pinça, mergulhou-se a amostra de plástico na água e observou-se, se amolece ou não.

o Teste de combustão:

Preparou-se uma amostra. Segurou-se a amostra com uma pinça e aqueceu-se na chama de uma Lamparina até começar a arder. Retirou-se a amostra e observou-se a cor que a chama teve até arder por completo (azul ou amarela).

o Teste de acetona:

Colocou-se, num gobelé de 200 ml, 30 cm3 de acetona. Introduziu-se a amostra de plástico na acetona e aguardou-se cerca de 5 segundos. Comprimiu-se a amostra e verificou-se, se dilata/ dissolve.

Registos

Testes Densidade

(água)

Chama Densidade

(2-propanol)

Acetona Combustão Aquecimento Resultado

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Amostra

Amostra1 Mergulha Amarelo Não

dilatou

Amolece PTE

Amostra2 Flutua Mergulha PE-AD

Amostra3 Flutua Flutua Amarelo PP

Amostra4 Flutua Mergulha PE-AD

Amostra5 Mergulha Amarelo Dilata PS

Amostra6 Flutua Mergulha PE-AD

Amostra1 – caixa de bolachas (indicação de PTE)

Amostra2 – garrafa de iogurte (indicação de PE-AD)

Amostra3 – tampa de embalagem (indicação de PP)

Amostra4 – tampa de garrafa (indicação de PE)

Amostra5 – copo de plástico (indicação de PS)

Amostra6 – cápsula de café (indicação inexistente)

Discussão

O teste da densidade, utilizando água, permite separar os plásticos em dois grandes grupos: plásticos com densidade maior que a da água e plásticos com densidade menor que a da água.

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As amostras que mostraram ter uma densidade maior que a água foi 1 e a 5 todas as 4 mostraram ter uma densidade menor à da água.

A realização do teste da chama permite identificar o PVC. O PVC que devido à presença do ião cloreto, quando exposto a uma chama, faz com que esta apresente uma coloração verde característica. Todas as amostras que mergulharam no teste da densidade, apresentaram chama amarela tendo estas de ir ao teste da Acetona.

Nas amostras que flutuaram no teste de densidade em água, iriam agora ser submetidas ao teste de densidade em 2-propanol. As amostras 2, 4 e 6 mergulharam sendo isso indicação que são PE-AD.

No teste de combustão a amostra 3, a única neste teste, indicaria que a coloração da chama seria amarela, identificando-se assim como PP.

No teste da Acetona a amostra 5 dilatou, significando assim ser PS. A amostra 1 não foi afectada pela acetona tendo de ser sujeita a outro teste.

No último teste o do Aquecimento a amostra 1 amoleceu sendo assim um PTE.

Conclusão

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Concluo que com estes testes conseguimos determinar qual o plástico de cada amostra acertadamente, pois as indicações existentes nos materiais usados corresponderam perfeitamente ao que conseguimos alcançar nos testes. Ainda conseguimos determinar um plástico incógnito de uma cápsula de café tendo esta sido identificada como PE-AD.

Bibliografia

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Bibliografia

Gil, Victor; Paiva, João; Ferreira, António José; Vale, João (2009), 12Q – Química 12º Ano, Lisboa, Texto Editores

Webgrafia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B4mero http://pt.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico http://www.youtube.com/watch?v=VoKrwwg_GLA http://www.youtube.com/watch?v=wUIoHAEBRpE&feature=related http://www.slideshare.net/anasofiapb/identificao-de-plsticos-grupo-5-12-ct2-esfh

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Índice

Objectivos………………………………………………………………………………………………………………………………. 3

Introdução Teórica………………………………………………………………………………………………………………….. 4

Materiais………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

Reagentes……………………………………………………………………………………………………………………………….. 8

Procedimento ………………………………………………………………………………………………………………………… 9

Registos………………………………………………………………………………………………………………………………… 11

Discussão………………………………………………………………………………………………………………………………. 12

Conclusão……………………………………………………………………………………………………………………………… 13

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