Obiettivi
Gli obiettivi di questo laboratorio sono::
- Comprendere le proprietà e gli usi di sintetiche termoplastiche
- Confronto le proprietà fisiche di “Big Six” materie plastiche
- Identificare quotidiana plastica dalle loro proprietà fisiche
- Disegnare le strutture di base di polimeri quando somministrato monomero struttura
La parola “polimero” significa “numero di unità”. Un polimero può essere costituito da molte unità ripetute, che sono piccole molecole monomeriche che sono state legate in modo covalente. La figura 1 (dalla chimica nel contesto) mostra un singolo monomero e un polimero costituito da monomeri identici collegati tra loro. Un polimero può contenere centinaia di monomeri, per un totale di migliaia di atomi.
Esempi di polimeri naturali sono seta, cotone, legno, cotone, amido, gomma naturale, pelle, capelli e DNA. Nei primi anni del 1900, i chimici iniziarono a replicare polimeri naturali e creare polimeri sintetici, a cominciare dal nylon che imita la seta nella sua resistenza e flessibilità.
La plastica è un tipo di polimero sintetico. Attualmente, più di 60.000 materie plastiche sono prodotte per scopi industriali e commerciali. Circa il 75% delle materie plastiche utilizzate in questo paese può essere classificato come uno dei sei tipi, o “The Big Six”. Questi polimeri sono elencati nella tabella seguente.
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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 di cristallo: CD casi |
Questi sei polimeri sono termoplastici: possono essere fusi e rimodellati o riciclati. I numeri sono utilizzati per facilitare l’identificazione delle materie plastiche, in modo che possano essere separati per il riciclaggio. Il simbolo utilizzato sui materiali di imballaggio in plastica è tre frecce a forma di triangolo, con il numero di plastica nel mezzo. Questo simbolo facilita il riciclaggio facilitando l’identificazione delle materie plastiche.
I Big Six termoplastici hanno questi attributi generali:
- riciclabili
- insolubile in acqua
- resistente alla maggior parte dei prodotti chimici
- leggero ma forte
- può essere a forma di
- può essere colorato con pigmenti
- di solito a base di petrolio
- usato per fare oggetti che non hanno alternative da altri materiali
Il più comune dei Sei Grandi materie plastiche polietilene ad alta densità (HDPE). È composto da unità ripetute del monomero etilene
-(H2C—CH2)n –
I monomeri sono collegati insieme in una reazione di polimerizzazione di addizione. Ogni nuovo monomero aggiunge ad una estremità con un legame covalente; il numero totale di monomeri nel polimero è rappresentato dal pedice, n. Il polimero risultante è una catena di monomeri collegati tra loro. La figura a destra raffigura una parte della catena polimerica. Quanti monomeri sono presenti?
In questo esperimento, analizzerai qualitativamente i polimeri plastici per le caratteristiche fisiche di opacità, flessibilità, durata e rottura. Analizzerai anche la densità di ogni plastica controllando se i campioni di pellet galleggiano o affondano in tre liquidi di densità diverse.
In questo laboratorio, si farà una palla rimbalzante polimero utilizzando una reazione chimica tra borace e colla. La colla contiene il polimero polivinilacetato, che si collega a se stesso quando reagisce con il borace (diagramma sotto). Dopo la reticolazione, la colla non è più fluida, ma più solida. L’aggiunta di amido di mais aiuta a legare le molecole insieme in modo che mantengano la loro forma.
Procedura
Sicurezza
Nessun materiale utilizzato in questo esperimento deve essere ingerito.
Sono necessari dispositivi di protezione individuale (DPI) : occhiali di sicurezza, camice da laboratorio, scarpe chiuse Materiali e Attrezzature
esempi di Sei Grandi materie plastiche (contrassegnati con dei simboli di riciclo), pellet di Sei Grandi materie plastiche, 1:1 di etanolo al 95%/soluzione di acqua, acqua distillata, 10% soluzione di NaCl, 3 piccole provette, agitatore di vetro, bottiglia per il lavaggio con acqua distillata, 3 piccoli bicchieri, 3 cucchiai di plastica, tazza di carta, colla Elmer, borace, amido di mais, righello
Parte A: Caratteristiche Fisiche dei Polimeri Plastici
Campioni di materie plastiche diverse sono disponibili al banco. Identificare i campioni cercando il numero / simbolo di riciclaggio. Utilizzare questi campioni per analizzare le caratteristiche fisiche di ogni tipo di plastica: riciclabilità, opacità, durata/durezza e flessibilità.
Parte B: Densità Test di Sei Grandi materie Plastiche
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Tre soluzioni di varie densità, saranno utilizzati:
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Soluzione A = 1:1 il 95% di etanolo/acqua, densità = 0.94 g/cm3
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Soluzione B = acqua distillata, densità = 1.0 g/cm3
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Soluzione C = 10% di NaCl, densità = 1.08 g / cm3
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Ottenere ed etichettare tre piccole provette: Soluzione A, B e C. Aggiungere circa 3 mL (due schizza contagocce pieno) a ciascuna provetta.
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Posizionare un pezzo di ogni plastica in ciascuna delle tre provette. Spingere ogni pezzo sotto la superficie del liquido con un’asta di agitazione di vetro. Le tensioni superficiali faranno galleggiare tutta la plastica fino a quando ciascuna non sarà “bagnata” e sommersa usando l’asta.
Registra se il campione affonda rapidamente, affonda lentamente, galleggia sulla superficie o galleggia sotto la superficie (ma non affonda verso il basso).
Se il campione galleggia, ha una densità inferiore a quella della soluzione. Questo può essere relativo a un altro campione che galleggia. Se il campione affonda, ha una densità maggiore di quella del liquido. Il campione può anche affondare rapidamente o lentamente rispetto ad altri campioni.
4. Testare ciascuno dei sei tipi di plastica di conseguenza, per completare la tabella nel rapporto di laboratorio.
Parte C: Polimero palle gonfiabili
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Ottenere panca anteriore: tazza di carta con circa 100 mL di colla di Elmer (tazza del campione sarà contrassegnato a 100 mL), righello e 3 cucchiai di plastica. Ottenere una bottiglia di lavaggio con acqua distillata.
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Ottenere dal vostro armadio: 3 piccoli bicchieri, asta di agitazione, piccolo cilindro graduato
Fare Polimero Palla Rimbalzante #1:
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In un bicchiere di vetro, aggiungere:
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3 a livello di cucchiai di colla
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5 mL di acqua distillata
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1 livello cucchiaio di borace in polvere
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NON MESCOLARE. Lasciare che gli ingredienti interagiscano per 10-15 secondi. Quindi utilizzare l’asta di agitazione per mescolare. Una volta che la miscela diventa impossibile da mescolare, estrarla dal becher e modellare la palla con le mani. La palla inizierà appiccicoso e disordinato, ma si solidificherà come è impastata.
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Registra osservazioni fisiche sulla palla nella tabella: la palla è elastica? goopy? viscido?
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Usa il righello e tieni la palla ad un’altezza di 30 cm (=12 pollici) sopra la panca. Cadere la palla e registrare quanto in alto rimbalza.
Fare polimero palla rimbalzante # 2:
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In un bicchiere di vetro, aggiungere:
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3 a livello di cucchiai di colla
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5 mL di acqua distillata
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1 livello cucchiaio di amido di mais
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1 livello cucchiaio di borace
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Ripetere i passaggi 2-4 precedenti.
Fare polimero palla rimbalzante #3:
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In un bicchiere di vetro, aggiungere:
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3 a livello di cucchiai di colla
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1 livello cucchiaio di amido di mais
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1 livello cucchiaio di borace
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Ripetere i passaggi 2-4 precedenti.
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Tu e il tuo compagno di laboratorio potete portare a casa queste palle gonfiabili, poiché tutti i materiali non sono tossici. Tuttavia, ricorda che non sono commestibili!
Relazione
Polimeri sintetici e materie plastiche
Parte A: Caratteristiche fisiche
Trovare o scegliere un tipo di ciascuno dei seguenti polimeri plastici, e segnalare le seguenti caratteristiche:
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Plastica numero |
Nome Breve (HDPE, LDPE, ecc) |
Chiara (sì o no) |
Opaco (sì o no) |
Flessibilità (può essere piegato?) |
Durata (duro o morbido) |
Breakability (può essere rotto?) |
Riciclabile (sì o no) |
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Parte B: Densità di Test
Report per la plastica campioni in ogni liquido: affonda rapidamente, affonda lentamente, galleggia sulla parte superiore, galleggia al di sotto della superficie
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Plastica numero |
1:1 etanolo/acqua densità = 0.94 g/cm3 |
la densità dell’Acqua = 1.0 g/cm3 |
10% Una soluzione di NaCl densità = 1.08 g/cm3 |
Relativa Densità di Plastica:
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Meno di 0.94 g/cm3 |
a Meno di 1.0 g/cm3 |
a Meno di 1,08 g/cm3 |
Più di 1,08 g/cm3 |
Classifica di densità:
(più basso) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (più alta)
Parte C: Polimero Palle
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Polimero Palla composizione |
altezza Approssimativa rimbalzato |
caratteristiche Fisiche |
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Palla #1: |
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Palla #2 |
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Palla #3 |
Domande
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Quale delle Sei Grandi materie plastiche è stato il più flessibile?
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Quale delle sei grandi plastiche sarebbe il materiale migliore per ciascuno dei seguenti esempi? Utilizzare nomi brevi per identificare ogni plastica (ad esempio HDPE).
un sostituto per una finestra di vetro ?
un contenitore da asporto per alimenti?
una borsa flessibile ed espandibile per il trasporto di oggetti? un tappo di bottiglia leggero? -
Una plastica sconosciuta galleggia in una soluzione di NaCl al 10% ma affonda nell’acqua. Qual è l’intervallo di possibili valori di densità che questa plastica può avere? Suggerisci la composizione di questa plastica.
4. Perché è importante rimuovere eventuali bolle aderenti nei test di densità?
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La plastica PET (numero 1) è la plastica di scarto più preziosa al momento attuale. Suggerisci un modo per separarlo commercialmente da altre materie plastiche di scarto.
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A volte i contenitori di plastica sono fatti da due polimeri e non solo uno. Cosa accadrebbe al test di densità dell’acqua se HDPE e PVC fossero mescolati?
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Perché i riciclatori di plastica sono molto preoccupati di identificare i diversi polimeri e non mescolarli insieme?
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La figura seguente raffigura la polimerizzazione del polistirene (PS). Cerchia i monomeri originali e determina quanti monomeri sono presenti.
9. Il polivinilcloruro (PVC) è composto dal monomero del cloruro di vinile. La struttura del monomero e la reazione generale sono mostrate a destra.
Disegnare un polimero di cloruro di polivinile composto da cinque monomeri disposti in un modello testa a coda.
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Per le palle gonfiabili che hai fatto, qual è il nome del monomero?
Qual è il ruolo di ciascuno dei seguenti nella formazione del polimero?
colla
borace
amido di mais
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Quale palla è rimbalzata più alta? In base ai tuoi dati nella tabella, quale composto è stato probabilmente responsabile di questo?