Identificação de Polímeros Sintéticos

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LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA
POLÍMEROS – IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS
C. C. F. de FREITAS1, I. J. M. de PRAXEDES1, L. A. F. FREITAS1, M. A. de SOUZA NETO1, M. T. de O. BRITO1
	
1 Universidade Federal Rural do Semiárido, Departamento de Ciência e Tecnologia
E-mails para contato: caiocesarfreitas10@hotmail.com; jonathanrn1@hotmail.com; lucasamorimf@gmail.com; souzaneto25@hotmail.com; matheusthomasfg@gmail.com.
RESUMO – Os polímeros são formados por macromoléculas, o mesmo se enquadra em um vasto leque de utilidades, que geralmente são definidas de acordo com suas propriedades. Para se identificar um plástico são analisados diversos aspectos, como sua propriedade física ou mecânica, sua transparência, sua queima, sua densidade, entre outros. Dependo da propriedade analisada, é possível obter características bem distintas, é o exemplo de chamas com colorações diferentes quando o polímero é queimado. Nas análises realizadas foi possível, reconhecer as três amostras trabalhadas como Polipropileno (PP), Poliestireno (PS) e Policloreto de Vinila (PVC), respectivamente.
 Palavras chaves: Plásticos, Polímeros, Identificação de polímeros.
1. INTRODUÇÃO 
Os polímeros são compostos por macromoléculas, moléculas formadas por centenas ou milhares de átomos, que possuem uma unidade molecular pequena que se repete, chamado de monômero. A reação que produz o polímero é denominada reação de polimerização, em que o monômero se une, sucessivamente a outras moléculas, dando origem ao polímero, que por sua vez, apresenta cadeias longas.
	
	 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA
 
	
Figura 2. Unidade mínima característica que se repete n vezes.
Figura 1. Estrutura do propileno.
Esses plásticos apresentam diversas propriedades mecânicas, gerando assim uma vasta área de aplicação. Os polímeros podem ser classificados como plásticos, elastômeros, resinas, polímeros termorrígidos e fibras sintéticas.
· Plásticos: São materiais que contém, como componente principal, um polímero orgânico sintético e se caracterizam porque, embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final, em alguns estágios a de seu processamento, tornam-se fluídos e possíveis de serem moldados, por ação isolada ou conjunta de calor e pressão.
· Elastômeros: Polímeros que à temperatura ambiente podem ser deformados repetidamente, a pelo menos duas vezes o seu comprimento original. Retirado o esforço, deve voltar rapidamente ao tamanho original.
· Resinas: Materiais muito empregados em tintas e vernizes sintéticos.
· Polímeros termorrígidos: 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.
· Fibras sintéticas: Termoplástico orientado com a direção principal das cadeias poliméricas posicionadas paralelas ao sentido longitudinal. Usados na forma fios finos.
Para a identificação dos polímeros são observadas diversas propriedades, não só mecânicas. São elas:
1. Transparência
a. Transparentes: PVC, policrilatos, poliestireno e poliésteres.
b. Parcialmente transparentes: polietileno, polipropileno, copolímeros ABS, poliamidas e politetrafluoroetileno.
2. Propriedades mecânicas:
a. Rígidos: poliestireno e poliacrilatos.
b. Flexíveis: PVC, poliamidas, polietileno, polipropileno e copolímeros ABS.
c. Elásticos: polibutadieno, poliisopreno e policloropreno.
3. Densidade
A tabela 1 contém a densidade de alguns polímeros
Tabela 1. Densidade de alguns polímeros
4. Queima
Na tabela 2, auxilia na identificação do material de acordo com algumas características.
 Tabela 2. Identificação à chama dos materiais plásticos.
5. Presença do cloro
Alguns polímeros contêm átomos de cloro em suas estruturas. Por exemplo: PVC, cloreto de polivinilideno e policloropreno.
6. Solubilidade em diversos solventes
a. Diclorometano: poliestireno e poliacrilatos;
b. Tolueno: polibutadieno, poliisopreno, poliestireno, poliacrilatos, polipropileno e polietileno;
c. Acetona: poliacrilatos;
d. Tetrahidrofurano: PVC e poliacrilatos.
e. Dimetilformamida: poliamidas e poliésteres;
f. Insolúveis na maioria dos solventes comuns: polietilenotereftalato, poliéstere reticulado, polibutadieno e poliisopreno vulcanizados, policondensados à base de formaldeído.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. MATERIAIS
Os materiais utilizados no experimento foram tubos de ensaio junto com a estante para os tubos, béquer, o bico de Bunsen, alguns pedaços de plástico comerciais, pipetas, pequeno arame de cobre e a pinça de aço.
Os reagentes utilizados no experimento foram solução de cloreto de sódio, tolueno, acetona, diclorometano e dimetilformamida.
2.2. MÉTODOS
Essa experiência foi dividida em quatro etapas no total, abaixo detalhadamente cada etapa.
ETAPA I - Densidade:
Encheu-se um béquer com água. Existem três amostras de plásticos comercial. Foi colocado de uma a uma essas amostras, utilizando a pinça de aço. Sendo assim, descobriu-se quais dessas amostras flutuam (ou seja, tem densidade maior que a da água que é 1g/cm3). Com isso, encheu-se outro béquer com solução de NaCl, e repetiu-se o mesmo teste com as amostras que fluturam na água, para descobrir-se quais as densidades maiores ou menores a do cloreto de sódio (que é de 1,2g/cm3). Por fim, classificou-se os materiais de acordo com suas densidades.
ETAPA II - Solubilidade:
Em 12 tubos ensaio, possuem as 3 amostras estudadas, divididas de maneira iguais e separadas também de maneira igual, de 3 em 3, formando 4 filas. Em cada fila, coloca-se, utilizando uma pipeta, 2mL de diferentes solventes. Na primeira fila, colocou-se os 2mL de diclorometano em 3 tubos de ensaio. Na segunda, foi colocado os 2mL de tolueno em mais 3 tubos de ensaio. Na terceira fila, foi adicionado os 2mL de dimetilformamida em outros 3 tubos de ensaio. Na quarta e última fila, adicionou-se os 2mL de acetona nos últimos 3 tubos de ensaio. Por fim, esperou-se certo tempo para vê-se a solubilização de cada amostra nos solventes e foram analisadas.
ETAPA III - Queima:
Ligou-se o bico de Bunsen. Utilizando a pinça de aço, colocou-se as 3 amostras, uma a uma na chama, e observou-se as características presentes, como sustentar o fogo, e formação de fuma ou fuligem.
ETAPA IV - Presença de Cloro: 
Ligou-se o bico de Bunsen. Utilizando a pinça de aço, o arame de cobre foi colocado na chama para o aquecimento. Após aquecido, tocou-se o arame quente em cada uma das amostras, de uma a uma. Após cada toque, o arame de cobre foi colocado de volta na chama do bico de Bunsen. Por fim, analisou-se qual a cor da chama que foi formada após colocado novamente o arame no fogo do bico de Bunsen. Obs.: sabe-se que a chama na coloração verde indica a presença de cloro.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Parte 1: Densidade
Na primeira parte do experimento realizou-se a análise das amostras quanto às suas densidades fazendo um paralelo entre as densidades das amostras e a densidade da água (1g/cm3) e a densidade da água salgada (1,2g/cm3). A amostra A flutuou em ambas as situações, assim como amostra B que, porém, ficou parcialmente afundada na água, contudo, flutuou totalmente na água salgada, já a amostra C afundou em ambos os casos. As figuras a seguir mostram o ocorrido.
 Figura 4. Amostra B, flutuando na superfície da água salgada.
Figura 3. Amostra A, flutuando na superfície da água.
Figura 5. Amostra C, afundada na superfície da água salgada.
Parte 2: Solubilidade em diversos solventes
Após adicionar o Diclorometano nas três amostras observou-se que: Na amostra A não ocorreu nenhuma reação visivelmente, portanto a mesma permaneceu intacta. Na amostra B ocorreu reação, de forma que a mesma foi totalmente dissolvida, mudando a cor da solução, já na amostra C somente parte da mesma reagiu, provavelmente por se tratar de uma reação mais lenta em tal meio. As imagens a seguir descrevem o ocorrido.
Figura 8. Amostra C na solução de Diclorometano.
Figura 7. Amostra B na soluçãode Diclorometano.
Figura 6. Amostra A na solução de Diclorometano.
Em seguida, após adicionar o Tolueno nas três amostras observou-se que: As amostras A e B dissolveram na presença do mesmo, sendo que a amostra A dissolveu apenas parcialmente, enquanto a amostra C permaneceu como estava, conforme as imagens a seguir.
Figura 11. Amostra C na solução de Tolueno.
Figura 9. Amostra A na solução de Tolueno.
Figura 10. Amostra B na solução de Tolueno.
Em seguida, após adicionar o Dimetilformamida nas três amostras observou-se visualmente que: Nenhuma das amostras reagiram na presença de tal solvente, portando permanecem como estavam antes, conforme as imagens a seguir.
Figura 13. Amostra B na solução de Dimetilformamida.
Figura 12. Amostra A na solução de Dimetilformamida.
Figura 14. Amostra C na solução de Dimetilformamida.
Em seguida, após adicionar a Acetona nas três amostras observou-se visualmente que: As amostras B e C não dissolveram na presença do mesmo, enquanto a amostra A reagiu com a solução, conforme as imagens a seguir.
Figura 15. Amostra A na solução de Acetona.
Figura 16. Amostra B na solução de Acetona.
Figura 17. Amostra C na solução de Acetona.
Parte 3: Queima
As três amostram foram submetidas ao teste de chama, queimando-as no bico de Bunsen e podendo observar que: A amostra A e B queimaram facilmente sem apresentar muita resistência, porém a amostra B apresentou uma fuligem preta que ficou impregnada na pinça, porém não houve produção de fumaça, como pode ser observado a seguir. A amostra C também apresentou certa fuligem durante a queima, porém sem fumaça branca.
Figura 18. Amostra A sendo queimada.
Figura 19. Amostra B sendo queimada.
Figura 20. Amostra C sendo queimada.
Parte 4: Presença do cloro
No teste de presença do cloro pode-se perceber que após o contato do metal aquecido com as amostras A e B o mesmo foi aquecido pelo bico de Bunsen que produziu chamas normais, sem alteração na coloração das mesmas. Porém após o contato com a amostra C, foi produzida uma chama verde, indicando a presença de cloro em tal amostra, conforme as imagens a seguir.
Figura 23. Teste de cloro para a amostra C, a chama verde indica a presença de cloro.
Figura 22. Teste de cloro para a amostra B.
Figura 21. Teste de cloro para a amostra A.
Discussões
Após a realização de todos os testes e comparações dos resultados obtidos com as informações disponíveis na literatura, pôde-se ter uma referência de quais eram as amostras de polímeros utilizadas durante as análises.
A amostra A, que consistia em um pedaço de plástico transparente e flexível era o polipropileno (PP), muito utilizado na fabricação de copos descartáveis, como os da Figura 22. Na análise de densidade a amostra flutuou em ambos os casos (Água e água salgada), pelo fato do PP possuir uma densidade entre 0,92 e 0,94 g/cm3 (conforme a Tabela 1, nos anexos), valor inferior a densidade da água e água salgada (1 g/cm3 e 1,2 g/cm3, respectivamente). 
Já no teste de solubilidade o mesmo foi solúvel em tolueno e acetona, conforme informado na literatura. No teste de queima a amostra foi facilmente queimada e no teste de presença de cloro, a mesma não indicou a presença de tal composto, informações compatíveis com o que foi encontrado nos meios acadêmicos. Dessa forma, pode-se concluir que se tratava do PP, outro fator que influência foi a aparência da amostra, visto que a mesma era bem transparente, característica principal do PP.
A amostra B, que consistia em um pedaço de plástico branco opaco e flexível era o Poliestireno (PS), também muito utilizado na fabricação de copos descartáveis, conforme a Figura 23. No teste de densidade o mesmo afundou parcialmente na água e flutuou na água salgada, visto que sua densidade é entre 1,04 e 1,12 g/cm3, valores próximos à densidade da água, porém menores que a densidade da água salgada.
No teste de solubilidade a amostra foi solúvel em diclorometano e tolueno, conforme informado na apostila e na literatura, assim como, queimou facilmente no teste de queima, apresentando certa fuligem e não obteve diferenças no teste de presença de cloro, atestando a não presença do composto
A amostra C, que consistia em um pedaço de plástico mais duro e opaco era o Policloreto de Vinila (PVC), bastante utilizado na fabricação de canos, como na Figura 24. No teste de densidade a amostra afundou em ambas as situações, isso porque possui densidade de aproximadamente 1,39 g/cm3, maior que a água e a água salgada.
No teste de solubilidade, foi parcialmente dissolvido quando em contato com o diclorometano, porém nos demais solventes permaneceu sem reagir. No teste de queima, a mesma apresentou certa fuligem durante a queima, todavia sem presença de fumaça branca, conforme o encontrado na literatura e apostila. O último teste e mais determinante foi a presença de cloro, detectada pela chama verde produzida após o contato do metal com a amostra.
De forma que pôde-se identificar a amostra A sendo Polipropileno (PP), a amostra B sendo Poliestireno (PS) e a amostra C sendo Policloreto de Vinila (PVC), utilizados na fabricação de materiais como os das figuras a seguir.
Figura 25. Copo de Poliestireno (PS).
Figura 24. Copo de Polipropileno (PP).
Figura 26. Canos de Policloreto de Vinila (PVC).
4. CONCLUSÃO
Após a realização dos procedimentos e análise dos resultados, pode-se inferir a relevância do experimento, que demonstra a realização de análises de alguns polímeros, sempre de acordo com suas características tabeladas, o que confere uma singularidade à cada amostra testada. No experimento trabalhado, foi possível estabelecer, de acordo com os testes, a identificação de cada amostra, assim como, se aprofundar ainda mais no assunto trabalhado tanto na disciplina teórica, quanto em laboratório visto que a mesma é de suma em vários aspectos da química e da engenharia, tendo suas aplicações nos mais variados ramos da indústria.
5. REFERÊNCIAS
ASKELAND, D.R.; PHULÉ, P.P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2008. 
CALLISTER JR., W.D. Fundamentos da ciência e engenharia de materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
ANEXO
PÓS-LABORATÓRIO
1. 
AMOSTRA A - polipropileno
AMOSTRA B - poliestireno
AMOSTRA C - PVC
1. 
AMORTRA A 
AMORTRA B
AMOSTRA C
1. Não, pois depois da queima, os materiais não podem ser mais reutilizáveis
1. Para melhoras a adesão do PVC, pode-se usar cetonas, como a propanona ou metiletilcetona, que também são polares.
1. Os polímeros são difíceis de colar, porque são bastantes apolares, quase todas suas ligações são apolares e pouquíssimas polares.
ANEXOSTabela 3. Densidade de alguns polímeros industrializados.