RELATORIO SOLUBILIDADE ok conferido

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIENCI AS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
GIULIA DE SOUZA ANTERO 
GUSTAVO BAHENA BENCK 
GUSTAVO TREML 
NICOLE CALESSO PEREIRA 
WILLY ANDERSON PENTEADO FRANCO JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLUBILIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2019 
 
 
 
GIULIA DE SOUZA ANTERO 
GUSTAVO BAHENA BENCK 
GUSTAVO TREML 
NICOLE CALESSO PEREIRA 
WILLY ANDERSON PENTEADO FRANCO JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLUBILIDADE 
 
Relatório apresentado à disciplina de Ensaios e 
Caracterização de Materiais 1 como parte dos 
requisitos necessários à obtenção do título de 
engenheiro de materiais na Universidade Estadual 
de Ponta Grossa. 
Prof.ª: Dra. Adriane Bassani Sowek. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2019 
 
 
SUMÁRIO 
 
1.INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 6 
1.1 SOLUBILIZAÇÃO ............................................................................................................ 6 
1.2 FATORES QUE INFLUENCIAM A SOLUBILIDADE ....................................................... 7 
2 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 8 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................. 9 
3.1 MATERIAS...................................................................................................................... 9 
3.2 MÉTODOS ...................................................................................................................... 9 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 11 
4.1 SOLVENTES ................................................................................................................ 11 
4.1.1 Xileno ......................................................................................................................... 11 
4.1.2 Clorofórmio ................................................................................................................ 11 
4.2 SOLUBILIZAÇÃO DOS POLÍMEROS ........................................................................... 12 
4.2.1 Polietileno de alta densidade (PEAD) ......................................................................... 12 
4.2.2 Polietileno de baixa densidade (PEBD) ...................................................................... 13 
4.3 POLIESTIRENO (PS) ................................................................................................... 14 
5 CONCLUSÃO .................................................................................................................. 16 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura1: Solubilização de um polímero mostrando seus dois estágios ..................... 6 
Figura 2: Estrutura de hidrocarboneto aromático do xilino ....................................... 11 
Figura 3: Estrutura do clorofórmio ............................................................................ 12 
Figura 4: Estrutura do polietelieno de alta densidade ............................................. 13 
Figura 5:Estrutura do Poliestireno (PS) .................................................................... 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PEAD Polietileno de Alta Densidade 
PEBD Polietileno de Baixa Densidade 
PS Poliestireno 
 
 
 
LISTA DE EQUAÇÃO 
 
 
Equação 1: Parâmetro de solubilidade....................................................................6 
Equação 2: parâmetro de Hildebrand......................................................................6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
 
1.INTRODUÇÃO 
1.1 SOLUBILIZAÇÃO 
Polímeros são macromoléculas compostas por muitas unidades de repetição, 
as quais são denominados meros, ligados por ligação covalente. A solubilização desta 
classe de materiais vem a ocorrer por meio de um processo físico reversível que não 
altera a estrutura química da cadeia polimérica pois o que ocorre é a quebra das 
ligações secundárias, diferente de um ataque químico, o qual é um processo 
irreversível que leva a degradação da cadeia polimérica. [1] 
Desta maneira o processo de solubilização pode ser expresso da seguinte 
forma. 
 
Figura 1: Solubilização de um polímero mostrando seus dois estágios 
 
Fonte: (1) 
 
 Este processo ocorre de maneira lenta tendo dois estágios. No primeiro estágio 
tem-se um gel inchado, que vem a assumir esta característica devido a adição de 
solvente, o qual faz com que o polímero sólido inche, pois, as moléculas do solvente 
difundem para dentro da massa polimérica. Este primeiro estágio não ocorre quando 
a estrutura química do polímero e do solvente são diferentes, as interações polímero-
polímero sendo maiores que as polímero-solvente e tendo alta densidade de ligações 
cruzadas como nos termofixos que devido a este fator são inertes a solubilização. (1) 
 Já no segundo estágio mais solvente entra no polímero gerando uma maior 
mobilidade das cadeias poliméricas e desintegrando o gel inchado e formando uma 
solução verdadeira. Este estágio é dificultado, porém não inviabilizado quando se tem 
a presença de cristalinidade, pontes de hidrogênio, ligações cruzadas sendo poucas 
e de acordo com as interações. (1) 
7 
 
 
 
1.2 FATORES QUE INFLUENCIAM A SOLUBILIDADE 
A temperatura tem grande influência na solubilidade, pois dependendo do par 
polímero-solvente com o aumento da temperatura pode-se obter uma melhor 
solubilidade. A cristalinidade também influencia diretamente a solubilidade dos 
polímeros, pois quanto maior a cristalinidade maior é a dificuldade de o solvente 
penetrar no soluto. (1) 
Ligações cruzadas e secundárias entre cadeias influenciam de forma análoga 
à cristalinidade, em que quanto mais ligações e mais fortes elas são, mais próximas 
estão as cadeias e maior é a dificuldade do solvente penetrar no soluto. (1) 
Outro fator que influencia muito na solubilidade é o parâmetro de solubilidade. 
𝛿 = √𝐷𝐸𝐶 (1) 
Nesta 𝛿 é o parâmetro de solubilidade de solvente e solução e DEC é a 
densidade de energia coercitiva, sendo a medida de coesão entre as moléculas do 
nível de intensidade das forças secundárias (intermoleculares).[1] 
Com isso tem-se também o parâmetro de Hildebrand que é expresso por. 
𝛥𝐻 = 𝛷1 ∗ 𝛷2 ∗ (𝛿1 − 𝛿2)
2
 (2) 
 Em que 𝛷 1 𝑒 2é a fração volumétrica de polímero e solvente respectivamente e 
𝛿 é o parâmetro de solubilidade. Desta forma quanto menor a diferença entre os 
parâmetros de solubilidade, menor será o 𝛥𝐻 e melhor a solubilidade, desta forma 
diz-se que semelhante dissolve semelhante.[1] 
 Para que um polímero venha a ser solúvel, deve-se ter uma reação espontânea 
com 𝛥𝐺 < 0. [1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
2 OBJETIVOS 
Descrever e caracterizar os estágios da solubilização dos polímeros PEAD, 
PEBD, e PS nos reagentes clorofórmio e xileno, levando em consideração os fatores 
que a afetam a solubilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 MATERIAS 
Para a realização desta pratica foram utilizados os seguintes materiais: bastão 
de vidro; béquer; placa
de aquecimento; Grânulos dos seguintes polímeros: 
Poliestireno (PS), Polietileno de baixa densidade (PEBD) e Polietileno de alta 
densidade (PEAD) e solventes sendo eles o xileno e o clorofórmio. Os solventes foram 
utilizados seguindo normas padrões de segurança (MSDS). 
Para o manuseio do xileno foi utilizado a norma MSDS disponível em: 
<http://www.br.com.br/wcm/connect/2321dd2f-99f9-46d3-8f46-9dc0bca1f9b6/fispq-quim-sol-
br-ae-xileno.pdf?MOD=AJPERES&CVID=lQYjWc. > 
“A combustão do produto químico ou de sua embalagem 
pode formar gases irritantes e tóxicos como monóxido e 
dióxido de carbono. Muito perigoso quando exposto a calor 
excessivo ou outras fontes de ignição como: faíscas, 
chamas abertas ou chamas de fósforos e cigarros. Pode 
acumular carga estática por fluxo ou agitação. Os vapores 
do líquido aquecido podem incendiar-se por descarga 
estática. Os vapores podem ser mais densos que o ar e 
tendem a se acumular em áreas baixas ou confinadas, 
como bueiros e porões. “ 
Já para o manuseio do clorofórmio foi utilizada a norma MSDS disponível em: 
< http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/fispq/Cloroformio.pdf. > 
“Se for respirado, levar a pessoa para o ar fresco. Se não 
respirar, aplicar a respiração artificial. No caso dum contato 
com a pele lavar com sabão e muita água. Consultar um 
médico. No caso dum contanto com os olhos lavar 
cuidadosamente com muita água, durante pelo menos 
quinze minutos. Em caso de incêndio utilizar água 
pulverizada, espuma resistente ao álcool, produto químico 
seco ou dióxido de carbono. Equipamento especial de 
proteção a utilizar pelo pessoal de combate. ” 
3.2 MÉTODOS 
Em diferentes béqueres, adicionou-se aproximadamente 20 ml dos solventes 
(clorofórmio e xileno), sendo colocado aproximadamente a 6 grânulos de cada 
polímero em béqueres separados. 
Para o PEAD, PEBD e PS, foi observado seu comportamento de solubilidade 
separadamente paras os solventes. Para cada polímero manteve-se por volta de 10 
minutos em temperatura ambiente. Em seguida anotado as características de cada 
polímero. 
10 
 
 
 
Os polímeros que não se solubilizaram com a temperatura ambiente, foram 
levadas as placas de aquecimento que já estavam previamente aquecidas, não 
esquecendo de checar a temperatura, para que esta não ultrapasse a temperatura de 
ebulição dos solventes. Por último foram anotados os tempos totais de cada polímero, 
sendo observados a solubilização dos mesmos casso houvesse. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 Ao realizar o experimento, observou-se o comportamento da solubilidade dos 
polímeros, poliestireno (PS), polietilenos (de alta e de baixa densidade) em 
clorofórmio, xileno e acetona. Inicialmente realizou-se a agitação do polímero/solvente 
em temperatura ambiente retirando informações dos comportamentos observados 
durante 10 minutos. Em caso da não solubilização, realizou-se a agitação em 
aquecimento. 
4.1 SOLVENTES 
4.1.1 Xileno 
 O xileno a temperatura ambiente se encontra no estado liquido, e incolor, sua 
estrutura química é um hidrocarboneto aromático. De acordo com fichas técnicas 
FISPQ, a densidade do xileno se encontra entre 0,86 a 0,88 g/cm3 a 20°C, devido a 
sua estrutura (C8H10). A estrutura do xileno está representada na figura 1. (1-3) 
Figura 2 – Estrutura de hidrocarboneto aromático do xileno. 
 
Fonte: Laboratório de Química. (5) 
 Podemos ver que a estrutura do xileno em variações, sendo os isômeros orta, 
meta e para-xileno, respectivamente. O odor do xileno é adocicado e característico 
dos hidrocarbonetos aromáticos. O xileno apresenta um parâmetro de solubilidade de 
8,8 (cal/cm3)1/2. (2,4,1) 
4.1.2 Clorofórmio 
 Esta substancia química é muito utilizado como solvente, sendo que sua 
estrutura é CHCl3, conhecido como triclorometano. Se encontra na fase liquida a 
temperatura ambiente, é incolor com odor doce. (6,8) 
 
 
 
12 
 
 
 
Figura 3 – Estrutura do clorofórmio. 
 
Fonte: Brasil Escola (9). 
 A densidade para o triclorometano é de aproximadamente 1,47 a 1,48 g/cm3. 
Essa substancia é volátil, sendo assim deve-se tomar cuidados com o manuseio da 
mesma. O clorofórmio apresenta um parâmetro de solubilidade de 9,21(cal/cm3)1/2. 
(6,8,1) 
4.2 SOLUBILIZAÇÃO DOS POLÍMEROS. 
4.2.1 Polietileno de alta densidade (PEAD) 
 Para a realização do experimento da solubilização do polietileno de alta 
densidade colocou-se em béqueres aproximadamente 20 mL de xileno em um e 20 
mL de clorofórmio em outro, para assim adicionar 6 grânulos do polímero. O polietileno 
de alta densidade é um termoplástico com cadeia linear, com alta porcentagem de 
cristalinidade, próximo a 90%, e seu parâmetro de solubilidade do polietileno de alta 
densidade é de 8,1 (cal/cm3)1/2. 
Assim começou-se a agitar em temperatura ambiente por 10 minutos, onde 
inicialmente notou-se que os grânulos de HDPE mergulhados em xileno afundam, pois 
são mais densos que o xileno, sendo que a densidade para o HDPE é entre 0,95 a 
0,96 g/cm3 e 0,86 a 0,88 g/cm3 para o xileno. Durante os 10 minutos em temperatura 
ambiente não houve solubilização do polímero, pois o polietileno de alta densidade 
contém cadeia linear com alta cristalinidade (próximo a 90%), sendo necessário 
aquecer o polímero/solvente. (4,1) 
 Para o PEAD mergulhado em clorofórmio, observou-se que o polímero flutuou 
no solvente, sendo que o clorofórmio apresenta maior densidade que o polímero, de 
1,47 a 1,48 g/cm3. Durante a agitação notou-se que o polímero inchou, caracterizando 
o gel inchado onde com aproximadamente 5 minutos o material começou a ficar 
transparente. Mesmo após os 10 minutos de agitação em temperatura ambiente o 
13 
 
 
 
polímero/solvente não solubilizou, necessitando o aquecimento para ocorrer a 
solubilização. (2,4) 
 Realizou-se o aquecimento para o xileno, realizando a leitura da temperatura 
com um termômetro, constando acima de 100°C. Durante a agitação notou-se que 
inicialmente o polímero inchou e começou a grudar um grânulo no outro, 
caracterizando o aumento da viscosidade do polímero. Continuando a agitação notou-
se que os grânulos começaram a diminuir o tamanho até que com 11 minutos e 30 
segundos, aproximadamente, houve a solubilização completa do polímero em xileno 
em aquecimento. (1) 
 Para o solvente clorofórmio, aqueceu a uma temperatura acima de 100°C, onde 
se observou que o PEAD não se solubiliza, mesmo com o aumento de temperatura. 
A razão para não ocorrer a solubilização foi que uma das regas empíricas, não foi 
seguida, pois o clorofórmio não apresenta semelhança na estrutura ao polietileno de 
alta densidade, onde o mero de polietileno está representado na figura 3. (1) 
Figura 4 – Estrutura do polietileno de alta densidade. 
 
Fonte: Canevarolo(1). 
 Ao comparar-se com a figura 2, pode se dizer que não tem semelhança 
estrutural entre o polietileno de alta densidade com o clorofórmio. Como já 
mencionado antes os parâmetros de solubilidade para o HDPE é de 8,1 (cal/cm3)1/2, 
para o xileno é de 8,8 (cal/cm3)1/2 e para o clorofórmio é 9,21 (cal/cm3)1/2. Assim para 
que a solubilidade seja a melhor possível, deve obter-se a menor diferença entre os 
parâmetros polímero/solvente, para que o termo de entalpia seja o menor possível. 
Assim de acordo com os parâmetros de solubilidade o melhor solvente para o 
polietileno de alta densidade seria o xileno, pois a diferença entre eles é menor quando 
comparada com o solvente clorofórmio. (1) 
4.2.2 Polietileno de baixa densidade (PEBD) 
 O polietileno de baixa densidade difere no arranjo da estrutura cristalina, 
possuindo uma cadeia ramificada aleatória, com cristalinidade próxima de 40%. O 
polietileno de baixa densidade é um termoplástico, e a representação da estrutura do 
14 
 
 
 
polietileno esta apresentada na figura 3, e apresenta parâmetro de solubilidade de 8,1 
(cal/cm3)1/2. (1) 
Durante a solubilização do PEBD
em xileno a temperatura ambiente observou-
se que o mesmo se afundou no solvente, sendo que o polietileno de baixa apresenta 
densidade de 0,92 a 0,93 g/cm3, maior que a densidade do xileno. Porém em 
temperatura ambiente não houve a solubilização o polímero. Assim levou-se o béquer 
com xileno ao aquecimento, onde durante o aquecimento notou-se que com 
aproximadamente 50°C o polímero inchou e elevou-se um pouco a viscosidade, 
grudando os grânulos. Após aproximadamente 11 minutos e a uma temperatura de 
60°C houve a solubilização do polímero. (1) 
 Em relação ao solvente clorofórmio os grânulos de PEBD flutuam, pois, a 
densidade do clorofórmio é maior que a do polietileno de baixa densidade. O polímero 
em clorofórmio a temperatura ambiente e com aquecimento não solubilizou, pois não 
há semelhança na estrutura do polímero com o solvente, como podemos visualizar na 
figura 2 da estrutura do clorofórmio com a figura 3 do mero de polietileno. (1) 
 Da mesma maneira que para o polietileno de alta densidade, o melhor solvente 
dentre os utilizados seria o xileno, pois seu parâmetro é de 8,8 (cal/cm3)1/2 e para o 
PEBD é 8,1 (cal/cm3)1/2, assim, obtendo-se o menor valor do termo de entalpia. (1) 
4.3 POLIESTIRENO (PS) 
Para a realização do experimento da solubilização do poliestireno colocou-se 
em béqueres aproximadamente 20 mL de xileno em um e 20 mL de clorofórmio em 
outro para assim adicionar 6 grânulos do polímero. O poliestireno é um termoplástico, 
polímero amorfo, formado a partir do estireno, uma molécula vinílica com um anel 
aromático como grupo lateral, podendo observar sua estrutura na figura 4, com baixa 
porcentagem de cristalinidade, próximo a 35%, e seu parâmetro de solubilidade do 
poliestireno é de 9,8 (cal/cm3)1/2. (1) 
Figura 5: Estrutura do Poliestireno (PS). 
 
 
 
 
Fonte: Canevarolo. (1) 
15 
 
 
 
Assim começou-se a agitar em temperatura ambiente por 10 minutos, onde 
inicialmente notou-se que os grânulos de PS mergulhados em xileno afundam, pois 
são mais densos que o xileno, sendo que a densidade para o PS é entre 1,04 e 1,08 
g/cm3 e 0,86 a 0,88 g/cm3 para o xileno. Durante os 10 minutos em temperatura 
ambiente não houve solubilização do polímero, então agitou o sistema por mais 15 
minutos, e, houve a solubilização completa, pois, o poliestireno contém anel aromático 
em sua cadeia, sendo uma estrutura semelhante com a do xileno, e também tem baixa 
cristalinidade, aproximadamente 35%, não sendo necessário aquecer o 
polímero/solvente. (1) 
Para o PS mergulhado em clorofórmio, observou-se que o polímero flutuou no 
solvente, sendo que o clorofórmio apresenta maior densidade que o polímero, de 1,47 
a 1,48 g/cm3. Durante a agitação o polímero aderiu-se ao bastão desde o início do 
processo e dissolveu a temperatura ambiente sem precisar do aquecimento do 
sistema, este processo levou em média 25 minutos para a solubilização total do PS. 
Notou-se que com o aumento da adição do polímero mais viscosa ficava a solução, 
tanto para o xileno como para o clorofórmio. (1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
 
 
5 CONCLUSÃO 
 Em polímeros, é muito importante conhecer os parâmetros de solubilidade, 
visto que através dele é possível entender seu comportamento quando solubilizado 
por um solvente orgânico. O processo de solubilização é descrito em estágios, e estes 
ocorrem ou não dependendo apenas do polímero e dos solventes utilizados. 
 Pôde-se observar que o PEAD e o PEBD não solubilizaram, em temperatura 
ambiente, em nenhum solvente devido a diferença de densidade, cristalinidade e 
parâmetros de solubilidade. Quando aumentado a temperatura os polímeros também 
não solubilizou, principalmente no clorofórmio por possuir diferença na estrutura e 
baixo ponto de ebulição, porém começarem a mudar sua viscosidade. 
 Para o PS foi observado uma solubilização completa, para os dois solventes. 
Observa-se nesse polímero que sua cristalinidade é baixa em relação aos outros 
polímeros analisados e também possui uma maior afinidade com os solventes, e 
assim a solubilização foi realizada sem a necessidade do aumento de temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
(1) CANEVAROLO JR.,Sebastião. Ciência dos polímeros: um texto básico para 
tecnólogos e engenheiros. São Paulo: Artliber, 2002. 
(2) http://www.tterra.com.br/projetos/quimica_credie/produtos/solventes/Xileno.pdf Acessado 
em 09/06/2019. 
(3)https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=XILENO%
20(PARA). Acessado em 09/06/2019. 
(4)http://www.atlantaquimica.com.br/wp-content/uploads/2016/02/Fispq-Xileno.pdf. 
Acessado em 09/06/2019. 
(5)https://sites.google.com/site/laboratoriodequimica002/home/xileno. Acessado em 
09/06/2019. 
(6)http://www.quimidrol.com.br/media/blfa_files/Cloroformio_3.pdf. Acessado em 09/06/2019. 
(7)https://www.merckmillipore.com/INTERSHOP/web/WFS/Merck-DE-Site/en_US/-
/EUR/ShowDocument-File?ProductSKU=MDA_CHEM. Acessado em 10/06/2019. 
(8)http://isofar.com.br/material/FISPQ%20Cloroformio,%20P.A.%20Ref%200213.pdf.Acessa
do em 10/06/2019. 
(9)https://brasilescola.uol.com.br/drogas/cloroformio.htm. Acessado em 09/06/2019.