QUÍMICA 12.º ANO. AL Identificação de Plásticos através de Testes Físico Químicos UNIADADE 3 PLÁSTICOS VIDROS E NOVOS MATERIAIS

Transcrição

1 . QUÍMICA 12.º ANO Ano lectivo 2010/2011 UNIADADE 3 PLÁSTICOS VIDROS E NOVOS MATERIAIS AL Identificação de Plásticos através de Testes Físico Químicos DOC ORIENTADOR PARA O ALUNO Nome: Nº: Turma: Data: / /2011

2 Índice 1. Objectivos Introdução Questões - problema Informações de segurança Material/Equipamento e Reagentes Preparação das amostras Identificação do material, equipamento e reagentes Procedimento experimental ª PARTE - Preparação das amostras de diferentes tipos de plásticos e identificação de algumas das suas características Identificação de algumas características das amostras ª PARTE - Verificação da funcionalidade do diagrama de marcha de análise (fluxograma) Teste da densidade com água Teste da densidade com álcool isopropílico Teste da densidade com óleo de milho Teste de chama Teste da acetona Teste do aquecimento ª PARTE - Identificação de uma amostra de plástico desconhecido Registo De Resultados Registo de algumas propriedades das amostras de plásticos a analisar Registo de observações/resultados obtidos Análise Dos Resultados/Conclusões Críticas aos resultados obtidos Avaliação.11 Química/12.º ano pág. 2/11

3 1. OBJECTIVOS A realização da actividade laboratorial 3.1 tem como objecto de ensino: - Testes Físico Químicos usados na identificação de plásticos; - Tipos de plásticos; - Plásticos termofixos e termoplásticos. O principal objectivo desta AL é a identificação e concretização de processos operacionais de distinção de plásticos, com vista à sua separação. Tem como objectivos específicos: - Reconhecer que diferentes materiais apresentam diferentes propriedades, de acordo com a sua estrutura química; - Distinguir os diferentes tipos de plásticos através de testes físicos químicos; - Observar a chama característica dos diferentes materiais plásticos; - Classificar um dado plástico em função do seu comportamento face ao aquecimento; - Reconhecer que a solubilidade dos plásticos é uma função da natureza destes e do solvente em causa; - Inferir sobre a densidade de diferentes amostras de plástico, através do método da flutuação; - Comparar as características determinadas com a realização dos testes físico-químicos com as da literatura e identificar os diferentes plásticos. Química/12.º ano pág. 3/11

4 2. INTRODUÇÃO O processo de reciclagem mecânica dos plásticos implica a separação destes por tipo de plástico. Este processo não é simples dado que a maioria dos produtos de plástico são misturas de diferentes tipos de plástico. A questão que se coloca agora é a de como se podem diferenciar os vários plásticos para que se possam reciclar. Os plásticos mais usuais são o PET, o HDPE, o PVC, o LDPE, o PP e o PS. 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 físicoquímicas. 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). Por exemplo, para distinguir entre HDPE e LDPE, basta colocar duas pequenas amostras numa proveta com uma solução de densidade 0,939 g cm -3 e observar que o material mais denso (HDPE) se deposita no fundo da proveta, enquanto que o menos denso (LDPE) flutua à superfície da solução. Química/12.º ano pág. 4/11

5 Na tabela 1.1. apresentam-se algumas propriedades de diferentes plásticos. Tabela 1.1. Algumas propriedades dos plásticos Plástico Densidade Código Designação Sigla (g cm -3 ) Cor da chama Outras Propriedades Poli(tereftalato de etileno) PET 1 1,29 1,40 Fuliginosa - não flutua em água - transparente e brilhante Polietileno de alta densidade HDPE 2 0,94 0,96 Amarela - flutua em água - rugoso ao toque Poli(cloreto de vinilo) PVC 3 1,38 1,45 Verde Polietileno de baixa densidade LDPE 4 0,92 0,94 Amarela Polipropileno PP 5 0,90 Amarela Poliestireno PS 6 1,05 Fuliginosa - não flutua em água - rígido - fácil de cortar - flutua em água - sedoso ao toque - fácil de riscar - flexível - flutua em água - alta resistência ao calor e aos químicos - não flutua em água - rígido - fácil de cortar A realização de testes que determinem estas propriedades permite a identificação e distinção dos diferentes materiais. Nesta actividade laboratorial, não se aplica um teste, mas os diferentes tipos de testes, às diferentes amostras, e por comparação das características aferidas com as da literatura, procede-se à sua identificação. Para o efeito recorre-se a um fluxograma, isto é, a uma marcha identificativa dos diferentes plásticos (figura 1.2. da pág. 6). A actividade laboratorial de identificação de diferentes tipos de plásticos através de testes física químicos divide-se em três partes: 1.ª Parte Preparação das amostras de diferentes tipos de plásticos e identificação de algumas das suas características; 2.ª Parte Verificação da funcionalidade do diagrama de marcha de análise (fluxograma); 3.ª Parte Identificação de uma amostra de plástico desconhecido. Química/12.º ano pág. 5/11

6 Teste da densidade (com água) Não A amostra flutua? Teste da chama Teste da densidade (com álcool isopropílico) Chama verde? Não Não A amostra flutua? Teste da acetona Teste da densidade (com óleo de milho) Observam-se alterações? Não Não A amostra flutua? Teste do aquecimento Observam-se alterações? Fig Fluxograma para identificação de plásticos Química/12.º ano pág. 6/11

7 3. QUESTÕES PROBLEMA São duas as questões problema que se colocam: Questão problema 1 - Como se pode identificar um plástico no laboratório? Questão problema 2 - Qual a finalidade de aplicação de vários testes físico químicos na identificação de uma amostra de plástico desconhecida? 4. INFORMAÇÕES DE SEGURANÇA Apresentar, numa tabela, informação relativa aos riscos associados ao manuseamento das substâncias químicas. Esta deve conter no mínimo as seguintes colunas: substância; simbologia de perigo; frases de risco e frases de segurança (colocar por extenso o texto correspondente a cada frase de risco e de segurança); EPI`s. 5. MATERIAL, EQUIPAMENTO E REAGENTES 5.1. Preparação das amostras Cortar uma porção de PET (01), HDPE (02), PVC (03), LDPE (04), PP (05) e PS (06) e numerar de 1 a 6 de acordo com a ordem apresentada. Das porções preparadas cortar uma pequena amostra a testar (aproximadamente 2 cm 2 ) e numerar de 1 a Identificação do material, equipamento e reagentes A lista de material e/ou equipamento e de reagentes deve ser apresentada sob a forma de tabela. Química/12.º ano pág. 7/11

8 6. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1.ª PARTE - Preparação das amostras de diferentes tipos de plásticos e identificação de algumas das suas características 6.1. Identificação de algumas características das amostras - Registar na tabela 1.2. algumas das características das amostras de plásticos a analisar. 2.ª PARTE - Verificação da funcionalidade do diagrama de marcha de análise (fluxograma) 6.2 Teste da densidade com água - Colocar cerca de 150 ml de água destilada num gobelé de 250 ml; - Introduzir, com a ajuda de uma pinça, as amostras de plástico no gobelé com água e agitar com uma vareta de vidro; - Deixar repousar e observar se as amostras introduzidas flutuam (no caso de possuírem densidade inferior à da água), ficam em suspensão (no caso a sua densidade seja igual à da água), ou se se depositam no fundo da proveta (no caso de serem mais densas que a água); 6.3. Teste da densidade com álcool isopropílico - Misturar 25 ml de álcool isopropílico a 70% com 7,5 ml de água destilada (a densidade da mistura é aproximadamente de 0,939 g cm -3 ) num gobelé de 50 ml; - Introduzir, com a ajuda de uma pinça, as amostras de plástico e agitar com uma vareta de vidro; 6.4. Teste da densidade com óleo de milho - Colocar 20 ml de óleo de milho (a densidade é aproximadamente de 0,917 g cm -3 ) num gobelé de 50 ml; - Introduzir, com a ajuda de uma pinça, as amostras de plástico e agitar com uma vareta de vidro; Química/12.º ano pág. 8/11

9 6.5. Teste de chama 1 - Perfurar as rolhas de cortiça com um arame metálico (fio de cromoníquel ou de cobre), para que a cortiça sirva como pega para o arame; - Colocar o arame na chama da lamparina até que o metal fique ao rubro; - Friccionar o arame quente na amostra de plástico, para que seja transferido um pouco de material para o arame; - Voltar a colocar o arame sobre a chama e observar se há alterações na cor da chama; - Repetir o procedimento para as restantes amostras Teste da acetona - Colocar 20 ml de acetona num gobelé de 50 ml; - Introduzir, com a ajuda de uma pinça, as amostras de plástico e aguardar durante alguns minutos, até que ocorra alguma alteração na forma das amostras mergulhadas no solvente; - Retirar, com a ajuda de uma pinça, as amostras de plástico e verificar as alterações ocorridas (em termos de cor, solubilidade, ); 6.7. Teste do aquecimento - Colocar 25 ml de água num gobelé de 50 ml e proceder ao aquecimento até à ebulição da água; - Introduzir, com a ajuda de uma pinça, a amostra de plástico e aguardar durante alguns minutos; - Retirar, com a ajuda de uma pinça, a amostra de plástico e verificar as alterações ocorridas (observar qualquer alteração que ocorra na aparência da amostra, nomeadamente em termos de maleabilidade); - Repetir o procedimento para as restantes amostras. 3.ª PARTE - Identificação de uma amostra de plástico desconhecido - Aplicar o fluxograma, isto é, os testes físico químicos realizados na 2.ª parte do procedimento experimental à amostra 7 (plástico desconhecido). 1 Uma chama verde indica a existência de cloro na amostra de plástico; a chama de outra tonalidade não é conclusiva. Química/12.º ano pág. 9/11

10 7. REGISTO DE RESULTADOS 7.1. Registo de algumas propriedades das amostras de plásticos a analisar Efectuar o preenchimento da tabela 1.2. : Identificação Tipo de da amostra plástico PET HDPE PVC LDPE PP PS 7 desconhecido Opaco/transparente Cor Rugoso/macio Rígido/flexível Outras observações 7.2. Registo de observações/resultados obtidos Efectuar o preenchimento da tabela 1.3. : Identificação da amostra em água Densidade em álcool isopropílico em óleo de milho Teste de chama Teste da acetona Teste do aquecimento Tipo de plástico Deve ser realizado o registo fotográfico de todos os procedimentos e observações. 8. ANÁLISE DOS RESULTADOS/CONCLUSÕES Efectuar a análise do registo de todas as observações/resultados e comparar com as propriedades físico químicas dos plásticos constantes na literatura de modo a tirar conclusões. Apresentar, obrigatoriamente, no acima solicitado a resposta às questões problema e ainda às seguintes questões: - Ordenar por ordem crescente de densidade as amostras de plásticos numeradas de 1 a 6; - Identificar, das amostras de plásticos analisadas (amostras numeradas de 1 a 6), uma que corresponda a um termoplástico. Fundamentar a resposta com base nos resultados experimentais. Química/12.º ano 10/11 pág.

11 9. CRÍTICAS AOS RESULTADOS OBTIDOS Apresentar críticas às: - observações/registos; - possíveis limitações dos testes realizados. 10. AVALIAÇÃO A avaliação incide nos seguintes parâmetros: - Execução aplicação das regras de segurança, manuseamento de material, equipamento e reagentes e execução do protocolo; - Registo/Análise/interpretação da AL avaliação do caderno de laboratório. Química/12.º ano 11/11 pág.