Objetivos
Los objetivos de este laboratorio son::
- Comprender las propiedades y usos de los termoplásticos sintéticos
- Comparar las propiedades físicas de los plásticos de los» Seis grandes »
- Identificar los plásticos cotidianos por sus propiedades físicas
- Dibujar estructuras básicas de polímeros cuando se les da estructura de monómero
La palabra «polímero» significa «muchas unidades». Un polímero puede estar compuesto por muchas unidades repetitivas, que son pequeñas moléculas de monómero que se han unido covalentemente. La Figura 1 (de Química en Contexto) muestra un solo monómero y un polímero hecho de monómeros idénticos unidos entre sí. Un polímero puede contener cientos de monómeros, totalizando miles de átomos.
Ejemplos de polímeros naturales son la seda, el algodón, la madera, el algodón, el almidón, el caucho natural, la piel, el cabello y el ADN. A principios de la década de 1900, los químicos comenzaron a replicar polímeros naturales y crear polímeros sintéticos, comenzando con el nailon que imita a la seda en su resistencia y flexibilidad.
El plástico es un tipo de polímero sintético. En la actualidad, se fabrican más de 60.000 plásticos con fines industriales y comerciales. Aproximadamente el 75% de los plásticos utilizados en este país se pueden clasificar como uno de los seis tipos, o «Los Seis Grandes». Estos polímeros se enumeran en la siguiente tabla.
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No. |
Name |
Abbreviation |
Uses |
|---|---|---|---|
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polyethylene terephthalate |
PET |
clear bottles and containers, fleece, carpet |
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high-density polyethylene |
HDPE |
opaque bottles and containers, buckets, crates |
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polyvinyl chloride |
PVC |
rigid from: pipes & credit cards; soft form: tubing |
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low-density polyethylene |
LDPE |
bags, films, sheets, bubble wrap, toys |
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polypropylene |
PP |
bottle caps, yogurt containers, furniture |
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polystyrene |
PS |
expandable form: styrofoam; forma de cristal: estuches para CD |
Estos seis polímeros son termoplásticos: se pueden fundir y remodelar, o reciclar. Los números se utilizan para facilitar la identificación de los plásticos, de modo que puedan separarse para su reciclaje. El símbolo utilizado en los materiales de embalaje de plástico es tres flechas en forma de triángulo, con el número de plástico en el medio. Este símbolo facilita el reciclaje al facilitar la identificación de los plásticos.
Los Seis termoplásticos Grandes tienen estos atributos generales:
- reciclable
- insoluble en agua
- resistente a la mayoría de los productos químicos
- ligero pero fuerte
- se puede moldear
- se puede colorear con pigmentos
- generalmente hecho de petróleo
- se utiliza para fabricar artículos que no tienen alternativas a otros materiales
El plástico más común de los Seis Grandes es el polietileno de alta densidad (HDPE). Se compone de unidades repetitivas del monómero etileno
— (H2C-CH2)n—
Los monómeros están unidos entre sí en una reacción de polimerización de adición. Cada nuevo monómero se suma a un extremo con un enlace covalente; el número total de monómeros en el polímero está representado por el subíndice, n. El polímero resultante es una cadena de monómeros unidos entre sí. La figura de la derecha representa una parte de la cadena de polímeros. ¿Cuántos monómeros están presentes?
En este experimento, analizará cualitativamente polímeros plásticos en busca de características físicas de opacidad, flexibilidad, durabilidad y capacidad de rotura. También analizará la densidad de cada plástico comprobando si las muestras de pellets flotan o se hunden en tres líquidos de diferentes densidades.
En este laboratorio, hará una bola hinchable de polímero utilizando una reacción química entre el bórax y el pegamento. El pegamento contiene el polímero acetato de polivinilo, que se une a sí mismo cuando reacciona con bórax (diagrama a continuación). Después de la reticulación, el pegamento ya no es fluido, sino más sólido. Agregar almidón de maíz ayuda a unir las moléculas para que mantengan su forma.
Procedimiento
Seguridad
No se deben ingerir materiales utilizados en este experimento.
Se requiere Equipo de Protección Personal (EPP) : gafas de seguridad, bata de laboratorio, zapatos cerrados Materiales y equipo
muestras de plástico Big Six (marcadas con símbolos de reciclaje), pellets de plástico Big Six, solución 1:1 de etanol/agua al 95%, agua destilada, solución de NaCl al 10%, 3 tubos de ensayo pequeños, varilla de agitación de vidrio, botella de lavado con agua destilada, 3 vasos de precipitados pequeños, 3 cucharas de plástico, vaso de papel, pegamento de olmo, bórax, almidón de maíz, regla
Parte A: Características físicas de polímeros plásticos
En el banco delantero hay disponibles muestras de diferentes plásticos. Identifique las muestras buscando el número / símbolo de reciclaje. Utilice estas muestras para analizar las características físicas de cada tipo de plástico: reciclabilidad, opacidad, durabilidad/dureza y flexibilidad.
Parte B: Pruebas de densidad de plásticos Big Six
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Se utilizarán tres soluciones de diferentes densidades:
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Solución A = 1: 1 etanol al 95% / agua, densidad = 0,94 g / cm3
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Solución B = agua destilada, densidad = 1,0 g / cm3
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Solución C = 10% NaCl, densidad = 1.08 g / cm3
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Obtener y etiquetar tres tubos de ensayo pequeños: Solución A, B y C. Añadir unos 3 ml (dos gotas cuentagotas llenas) a cada tubo de ensayo.
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Coloque una pieza de cada plástico en cada uno de los tres tubos de ensayo. Empuje cada pieza debajo de la superficie del líquido con una varilla de agitación de vidrio. Las tensiones superficiales harán que todo el plástico flote hasta que cada uno se «humedezca» y se sumerga usando la varilla.
Registre si la muestra se hunde rápidamente, se hunde lentamente, flota en la superficie o flota debajo de la superficie (pero no se hunde hasta el fondo).
Si la muestra flota, tiene una densidad inferior a la de la solución. Esto puede ser relativo a otra muestra que flota. Si la muestra se hunde, tiene una densidad mayor que la del líquido. La muestra también puede hundirse rápida o lentamente en relación con otras muestras.
4. Pruebe cada uno de los seis tipos de plástico en consecuencia, para completar la tabla en el informe de laboratorio.
Parte C: Bolas Hinchables de Polímero
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Obtener banco delantero: taza de papel con aproximadamente 100 ml de pegamento de Elmer (la taza de muestra estará marcada con 100 ml), regla y 3 cucharas de plástico. Obtenga una botella de lavado con agua destilada.
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Obtenga de su casillero: 3 vasos de precipitados pequeños, varilla de agitación, cilindro graduado pequeño
Fabricación de Bolas Hinchables de Polímero #1:
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En un vaso de precipitados, añadir:
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3 cucharadas niveladas de pegamento
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5 mL de agua destilada
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1 cucharada nivelada de polvo de bórax
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NO REVUELVA. Deje que los ingredientes interactúen durante 10-15 segundos. A continuación, utilice la varilla de agitación para mezclar. Una vez que la mezcla sea imposible de remover, sáquela del vaso de precipitados y moldee la bola con las manos. La bola comenzará pegajosa y desordenada, pero se solidificará a medida que se amase.
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Registre las observaciones físicas sobre la pelota en la mesa: ¿la pelota es elástica? goopy? baboso?
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Utilice la regla y sostenga la pelota a una altura de 30 cm (=12 pulgadas) por encima del banco. Suelta la pelota y registra lo alto que rebota.
Fabricación de Bolas Hinchables de Polímero #2:
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En un vaso de precipitados de vidrio, agregar:
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3 nivel cucharadas de pegamento
-
5 mL de agua destilada
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1 nivel cucharada de fécula de maíz
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1 nivel cucharada de bórax
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Repita los pasos 2 a 4 de la anterior.
Fabricación de Bolas Hinchables de Polímero #3:
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En un vaso de precipitados, añadir:
-
3 nivel cucharadas de pegamento
-
1 nivel cucharada de fécula de maíz
-
1 nivel cucharada de bórax
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Repita los pasos 2 a 4 de la anterior.
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Usted y su compañero de laboratorio pueden llevarse a casa estas bolas hinchables, ya que todos los materiales no son tóxicos. Sin embargo, recuerde que no son comestibles.
Informe
Polímeros y plásticos sintéticos
Parte A: Características físicas
Busque o elija un tipo de cada uno de los siguientes polímeros plásticos e informe de las siguientes características:
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Número de plástico |
Nombre corto (HDPE, LDPE, etc) |
Claro (sí o no) |
Opaco (sí o no) |
Flexibilidad (¿se puede doblar?) |
Durabilidad (duro o blando) |
Frangibilidad (puede ser violada?) |
Reciclable (sí o no) |
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Parte B: Pruebas de Densidad
Informe de plástico para muestras en cada líquido: se hunde rápidamente, se hunde lentamente, flota en la parte superior, flota debajo de la superficie
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Número de plástico |
1:1 densidad de etanol / agua = 0,94 g / cm3 |
Densidad del agua = 1,0 g / cm3 |
10% Densidad de solución de NaCl = 1.08 g/cm3 |
Relación de Plástico Densidades:
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Menos de 0.94 g/cm3 |
Menos de 1.0 g/cm3 |
Menos de 1.08 g/cm3 |
Más de 1.08 g/cm3 |
Ranking de densidades:
(el más bajo) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (el más alto)
de la Parte C: Polímero Pelotas Saltarinas
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Polímero de la Bola de la composición |
altura Aproximada rebotado |
características Físicas |
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Bola #1: |
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Bola #2 |
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Bola #3 |
Preguntas
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Que de las Seis Grandes plásticos fue el más flexible?
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¿Cuál de los Seis grandes plásticos sería el mejor material para cada uno de los siguientes ejemplos? Utilice nombres cortos para identificar cada plástico (por ejemplo, HDPE).
¿un reemplazo para una ventana de vidrio ?
un recipiente para la comida?
¿una bolsa flexible y expandible para transportar artículos? ¿una tapa de botella ligera? -
Un plástico desconocido flota en una solución de NaCl al 10%, pero se hunde en agua. ¿Cuál es el rango de posibles valores de densidad que puede tener este plástico? Sugiera la composición de este plástico.
4. ¿Por qué es importante desalojar las burbujas adheridas en las pruebas de densidad?
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El plástico PET (número 1) es el plástico de desecho más valioso en la actualidad. Sugiera una forma de separarlo comercialmente de otros residuos plásticos.
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A veces, los envases de plástico están hechos de dos polímeros y no de uno solo. ¿Qué pasaría con la prueba de densidad del agua si se mezclaran HDPE y PVC?
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¿Por qué los recicladores de plástico están muy preocupados por identificar los diferentes polímeros y no mezclarlos?
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La siguiente figura muestra la polimerización de poliestireno (PS). Encierra en un círculo los monómeros originales y determina cuántos monómeros están presentes.
9. El cloruro de polivinilo (PVC) está compuesto por el monómero de cloruro de vinilo. La estructura del monómero y la reacción general se muestran a la derecha.
Dibujar un polímero de cloruro de polivinilo compuesto de cinco monómeros dispuestos en un patrón de cabeza a cola.
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Para las bolas hinchables que hiciste, ¿cuál es el nombre del monómero?
¿Cuál es el papel de cada uno de los siguientes en la formación del polímero?
pegamento
bórax
maicena
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Que pelota rebotó la más alta? Basado en los datos de la tabla, ¿qué compuesto fue el más probable responsable de esto?