Cíle
cíle této laboratoři jsou k:
- Pochopit vlastnosti a použití syntetických termoplastů
- Porovnat fyzikální vlastnosti „Big Six“ plasty
- Identifikovat každý den plastů podle jejich fyzikálních vlastností
- Nakreslit základní struktury polymerů při dané monomerní strukturu
slovo „polymer“ znamená „mnoho jednotek“. Polymer může být tvořen mnoha opakujícími se jednotkami, což jsou malé monomerní molekuly, které byly kovalentně vázány. Obrázek 1 (z chemie v kontextu) ukazuje jeden monomer a polymer vyrobený z identických monomerů spojených dohromady. Polymer může obsahovat stovky monomerů, celkem tisíce atomů.
příklady přirozeně se vyskytujících polymerů jsou hedvábí, bavlna, dřevo, Bavlna, škrob, přírodní kaučuk, kůže, vlasy a DNA. V časných 1900s, chemici začali replikovat přírodní polymery, a vytvářet syntetické polymery, počínaje nylon, který napodobuje hedvábí v jeho síle a pružnosti.
plast je typ syntetického polymeru. V současné době se vyrábí více než 60 000 plastů pro průmyslové a komerční účely. Zhruba 75% plastů používaných v této zemi lze klasifikovat jako jeden ze šesti typů nebo „Big Six“. Tyto polymery jsou uvedeny v následující tabulce.
|
ne. |
Name |
Abbreviation |
Uses |
|---|---|---|---|
|
polyethylene terephthalate |
PET |
clear bottles and containers, fleece, carpet |
|
|
high-density polyethylene |
HDPE |
opaque bottles and containers, buckets, crates |
|
|
polyvinyl chloride |
PVC |
rigid from: pipes & credit cards; soft form: tubing |
|
|
low-density polyethylene |
LDPE |
bags, films, sheets, bubble wrap, toys |
|
|
polypropylene |
PP |
bottle caps, yogurt containers, furniture |
|
|
polystyrene |
PS |
expandable form: styrofoam; krystalické podobě: CD případy |
Těchto šest polymery jsou termoplastické: mohou být roztaven a přetvořit, nebo recyklované. Čísla se používají k usnadnění identifikace plastů, aby mohly být odděleny pro recyklaci. Symbol používaný na plastových obalových materiálech jsou tři šipky ve tvaru trojúhelníku s počtem plastů uprostřed. Tento symbol usnadňuje recyklaci tím, že usnadňuje identifikaci plastů.
termoplasty Big Six mají tyto obecné atributy:
- recyklovatelné
- nerozpustný ve vodě
- odolné vůči většině chemikálií
- lehká přesto silný
- může být ve tvaru
- mohou být barevné pigmenty,
- obvykle vyrobeny z ropy
- použity, aby se položky, které nemají žádné alternativy z jiných materiálů
Nejčastější Šesti Velkých plastů je z polyethylenu vysoké hustoty (HDPE). To se skládá z opakujících se jednotek monomeru etylenu
— (H2C-CH2)n—
Monomery jsou spojeny dohromady v kromě polymerační reakce. Každý nový monomer přidává na jeden konec kovalentní vazbou; celkový počet monomerů v polymeru je reprezentován indexem, n. výsledný polymer je řetězec monomerů spojených dohromady. Obrázek vpravo zobrazuje jednu část polymerního řetězce. Kolik monomerů je přítomno?
v tomto experimentu budete kvalitativně analyzovat plastové Polymery pro fyzikální vlastnosti opacity, flexibility, trvanlivosti a rozbitosti. Budete také analyzovat hustotu každého plastu kontrolou, zda vzorky pelet plavou nebo klesají ve třech kapalinách různé hustoty.
v této laboratoři vytvoříte polymerní skákací kouli pomocí chemické reakce mezi boraxem a lepidlem. Lepidlo obsahuje polymer polyvinylacetát, který se při reakci s boraxem vzájemně propojuje(obrázek níže). Po zesítění lepidlo již není tekuté, ale pevnější. Přidání kukuřičného škrobu pomáhá vázat molekuly dohromady tak, aby držely svůj tvar.
Postup
Bezpečnost
Žádné materiály použité v tomto experimentu by mělo být požití.
požadované osobní ochranné prostředky (OOP): ochranné brýle, laboratorní plášť, boty s uzavřenou špičkou Materiálů a Zařízení
vzorky Šesti plasty (označené s recyklace symboly),, pelety z Šesti Velkých plastů, 1:1 95% etanol/voda roztok, destilovaná voda, 10% roztok chloridu sodného, 3 malé zkumavky, skleněné míchací tyč, promývací láhev s destilovanou vodou, 3 malé kádinky, 3 plastové lžíce, kelímek, Elmera lepidlo, borax, kukuřičný škrob, pravítko
Část: Fyzikální Vlastnosti Plastových Polymerů
Vzorky z různých plastů jsou k dispozici v přední lavici. Identifikujte vzorky hledáním symbolu číslo / recyklace. Pomocí těchto vzorků analyzujte fyzikální vlastnosti každého typu plastu: recyklovatelnost, neprůhlednost, trvanlivost/tvrdost a pružnost.
Část B: Hustota Testy z Šesti Velkých Plastů
-
Tři roztoky o různých hustotách budou použity:
-
Řešení A = 1:1 95% etanol/voda, hustota = 0.94 g/cm3
-
Řešení B = destilované vody, hustota = 1,0 g/cm3
-
Roztok C = 10% NaCl, hustota = 1.08 g/cm3
-
-
Získat a label tři malé zkumavky: Řešení A, B a C. Přidejte asi 3 mL (dvě plné kapátka vstřiky) do každé zkumavky.
-
do každé ze tří zkumavek vložte jeden kus každého plastu. Zatlačte každý kus pod povrch kapaliny skleněnou míchací tyčí. Povrchové napětí způsobí, že veškerý plast bude plavat, dokud nebude každý „navlhčen“ a ponořen pomocí tyče.
Zaznamenejte, zda se vzorek rychle potápí, pomalu klesá, plave na povrchu nebo plave pod povrchem(ale neklesá na dno).
pokud se vzorek vznáší, má hustotu nižší než hustota roztoku. To může být vzhledem k jinému vzorku, který plave. Pokud vzorek klesá, má hustotu větší než hustota kapaliny. Vzorek může také rychle nebo pomalu klesat ve srovnání s jinými vzorky.
4. Podle toho Otestujte každý ze šesti typů plastů a dokončete tabulku v laboratorní zprávě.
část C: polymerové skákací koule
-
získat přední lavice: papírový kelímek s přibližně 100 mL elmerova lepidla (vzorek bude označen na 100 mL), pravítko a 3 plastové lžíce. Získejte mycí láhev s destilovanou vodou.
-
Získat z vašeho locker: 3 malé kádinky, za stálého míchání tyč, malý odměrný válec
díky Polymer Skákací Míč #1:
-
Do skleněné kádinky, přidejte:
-
3 úroveň lžic lepidla
-
5 mL destilované vody
-
1 úroveň lžíci boraxu prášku
-
-
nemají MÍCHAT. Nechte přísady interagovat po dobu 10-15 sekund. Poté promíchejte míchací tyč. Jakmile je směs nemožné míchat, vyjměte ji z kádinky a formujte míč rukama. Míč začne lepkavý a chaotický, ale při hnětení ztuhne.
-
Zaznamenejte fyzické pozorování míče v tabulce: je míč pružný? goopy? slizký?
-
použijte pravítko a držte míč ve výšce 30 cm (=12 palců) nad lavicí. Odhoďte míč a zaznamenejte, jak vysoko se odrazí.
Tvorba Polymer Skákací Míč #2:
-
Do skleněné kádinky, přidejte:
-
3 úroveň lžic lepidla
-
5 mL destilované vody
-
1 úroveň lžíce kukuřičný škrob
-
1 úroveň lžíci boraxu
-
-
Opakujte kroky 2 až 4 z předchozí.
tvorba Polymer skákací míč #3:
-
ve skleněné kádince přidejte:
-
3 úroveň lžic lepidla
-
1 úroveň lžíce kukuřičný škrob
-
1 úroveň lžíci boraxu
-
-
Opakujte kroky 2 až 4 z předchozí.
-
vy a váš laboratorní partner si můžete vzít domů tyto skákací koule, protože všechny materiály jsou netoxické. Nezapomeňte však, že nejsou jedlé!
Zpráva
Syntetické Polymery a Plasty
Části: Fyzikální Vlastnosti
Najít nebo si vybrat jeden typ z těchto plastových polymerů, a vykazovat následující vlastnosti:
|
Plastové číslo |
Krátké Jméno (HDPE, LDPE, atd) |
Jasné (ano nebo ne) |
Neprůhledné (ano nebo ne) |
Flexibilita (lze ohýbat?) |
trvanlivost (tvrdá nebo měkká) |
Rozbitnost (může být prasklá?) |
Recyklovatelné (ano nebo ne) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
Část B: Hustota Testy
Zpráva pro plastové vzorky v každé kapaliny: rychle klesá, klesá pomalu, plave na vrcholu, plave pod povrchem
|
Plastové číslo |
1:1 ethanol/voda hustota = 0.94 g/cm3 |
hustota Vody = 1,0 g/cm3 |
10% NaCl roztoku hustota = 1.08 g/cm3 |
Relativní Hustoty Plastu:
|
Méně než 0.94 g/cm3 |
Méně než 1,0 g/cm3 |
Méně než 1,08 g/cm3 |
Více než 1,08 g/cm3 |
Pořadí hustoty:
(nejnižší) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (nejvyšší)
Část C: Polymer Skákací Míče
|
Polymerová Kuličková složení |
Přibližná výška odrazil |
Fyzikální vlastnosti |
|
Míč #1: |
||
|
Míč #2 |
||
|
Míč #3 |
Otázky
-
Který z Šesti Velkých plastů byl nejvíce flexibilní?
-
který z velkých šesti plastů by byl nejlepším materiálem pro každý z následujících příkladů? K identifikaci každého plastu použijte krátké názvy (např. HDPE).
náhrada za Skleněné okno ?
kontejner na potraviny?
flexibilní, rozšiřitelná taška pro přenášení předmětů? lehký uzávěr láhve? -
Neznámý plast plave v 10% roztoku NaCl, ale klesá ve vodě. Jaký je rozsah možných hodnot hustoty, které tento plast může mít? Navrhněte složení tohoto plastu.
4. Proč je důležité v testech hustoty uvolnit jakékoli ulpívající bubliny?
-
PET plast (číslo 1) je v současné době nejcennějším odpadním plastem. Navrhněte způsob, jak jej komerčně oddělit od ostatních odpadních plastů.
-
někdy jsou plastové nádoby vyrobeny ze dvou polymerů a ne jen jednoho. Co by se stalo s testem hustoty vody, kdyby byly smíchány HDPE a PVC?
-
proč jsou recyklátory plastů velmi znepokojeny identifikací různých polymerů a jejich smícháním?
-
níže uvedený obrázek znázorňuje polymeraci polystyrenu (PS). Zakroužkujte původní monomery a určete, kolik monomerů je přítomno.
9. Polyvinylchlorid (PVC) se skládá z monomeru vinylchloridu. Struktura monomeru a obecná reakce jsou zobrazeny vpravo.
nakreslete polyvinylchloridový polymer složený z pěti monomerů uspořádaných do vzoru od hlavy k ocasu.
-
pro skákací míče, které jste vyrobili, jaký je název monomeru?
jaká je role každého z následujících při tvorbě polymeru?
lepidlo
borax
kukuřičný škrob
-
Které se míč odrazil nejvyšší? Na základě vašich údajů v tabulce, která sloučenina byla s největší pravděpodobností za to zodpovědná?