JUDIT MICAL ZAPATA MENDEZ QFB
UNIVERSIDAD
AUTÓNOMA DE
COAHUILA
Facultad de Ciencias Químicas
Fisicoquímica I
Práctica 2 de laboratorio:
“Poliestireno Expandido”
Doc. FELIPE ÁVALOS BELMONTES
Q.F.B. M
JUDIT MICAL ZAPATA MÉNDEZ.
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Práctica de Laboratorio: Poliestireno Expandido - Fisicoquímica I - Prof. QFB, Ejercicios de Fisicoquímica
PRACTICA 2 DE FISICOQUIMICA, PRIMER SEMESTRE
Tipo: Ejercicios
2021/2022
1 / 10
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UNIVERSIDAD
AUTÓNOMA DE
COAHUILA
Facultad de Ciencias Químicas
Fisicoquímica I
Práctica 2 de laboratorio:
“Poliestireno Expandido”
Doc. FELIPE ÁVALOS BELMONTES
Q.F.B. M
JUDIT MICAL ZAPATA MÉNDEZ.
“Poliestireno Expandido”
INTRODUCCIÓN:
En la anterior practica trabajamos con un tipo de polímero llamado polietileno, vimos sus propiedades e identificamos diferencias entre dos tipos diferentes. En el segundo reporte de la clase de fisicoquímica trabajamos con otro tipo de polímero el Poliestireno. En específico el poliestireno expandido. Ocupamos un material que es muy común, es parte de nuestro día a día, el unicel; lo encontramos en los platos desechables, vasos, en las estructuras de las casas, lo podemos encontrar fácilmente. Investigando sobre cómo se genera el poliestireno expandido encontramos que contiene también un gas llamado penteno y se expande gracias al calor. Tendremos que profundizar en sus propiedades físicas para responder la siguiente pregunta: ¿Cuál es el porcentaje de gas que contiene el unicel? Tendremos que descubrir como quitarle el gas, sin descomponer el unicel. ANTECEDENTES: POLIESTIRENO EXPANDIDO: El poliestireno expandido o expandible EPS, es un poliestireno que tiene un agente expansivo. Se obtiene mediante la polimerización del monómero de estireno ( C 8 H 8 ) con adición al pentano ( C 5 H 12 ). Los plásticos fabricados a base de este polímero poseen una estructura formada por millones de finas células cerradas, rellenas de aire, se trata de un hidrocarburo puro, no posee otros elementos químicos de Carbono e Hidrogeno. Preexpansión (el vapor de agua dilata el pentano y expande las perlas hasta 50 veces su volumen inicial), Maduración de las perlas pre-expandidas (permite su estabilización física) y Moldeo (las perlas pre-expandidas se introducen en un molde cerrado, sometido a una inyección de vapor de agua, las perlas se vuelven a expandir ocupando todo el espacio del molde, soldándose entre ellas para formar un bloque)
USOS:
Debido a las propiedades antes mencionadas, el Poliestireno expandido es un material muy versátil y con muchas aplicaciones. Su bajo costo de producción permite que destaque en diversos mercados: embalaje, construcción, desechables, etc. Por sus propiedades como aislante térmico y bajo peso, tiene un uso muy variado en la industria de la construcción, ya que se puede utilizar como aislante térmico dentro de las paredes, para reducir el peso en los entrepisos al colar los mismos o para nivelar los cimientos según las necesidades de algunos tipos de suelos. Por otro lado, por su facilidad de manejo tiene un mercado considerable en la industria publicitaria para la realización de maquetas, anuncios, esculturas y otros. Al igual que en la producción de partes a partir de compuestos, como fibra de vidrio, se utiliza para la fabricación de los moldes de éstas. Por esta razón tiene un amplio uso en la industria automotriz y en el área de embalaje. Finalmente por su bajo peso, propiedades térmicas y bajo costo de producción, hacen de éste un material ideal para la producción de desechables, generalmente vasos y charolas. PRODUCCIÓN: Se estima que la producción en México de unicel es de 350,000 toneladas al año, de las cuales la mayoría se destina a la fabricación de platos y vasos, con menos del 1% de reciclaje. Los desechos se estiman en 70 mil toneladas. El mayor porcentaje de la producción termina en los rellenos sanitarios donde alcanza a ocupar el 15% del volumen total. Durante su elaboración, se liberan alrededor de 57 químicos peligrosos que destruyen la capa de ozono y afectan nuestra salud. La Ciudad de México produce más de 12 mil 500 toneladas de basura diarias, de las cuales 130 son de unicel. Tarda de 500 a 800 años en degradarse. IMPACTO: En el ambiente: El principal problema es la contaminación que se genera al fabricarlo y desecharlo; además los daños que provoca si es ingerido por animales. La opción de reciclaje no es sencilla pues debe pasar por un proceso que extraiga todo el aire del material para obtener bloques de 20 kg, equivalentes a 7,500 vasos. Una vez compactado (ya no puede volver a emplearse para su consumo con alimentos), debe transformarse en pequeñas perlas que sirven de materia prima para elaborar cajas para CD, plumas, plástico para celulares, suelas de zapatos y reglas, entre otros.
En la salud: las personas que están expuestos a la inhalación del material tienen alteraciones en su sistema nervioso, que incluye alteraciones de la visión de color, cansancio, sensación de embriaguez, reacciones lentas, problemas de concentración y de equilibrio. En animales se ha observado pérdida de la audición, alteraciones en el revestimiento de la nariz y daño del hígado. SOLUTO Y SOLVENTE: En química, el soluto y el solvente son dos de los componentes de una solución. El soluto es la sustancia que se disuelve en una solución. Por lo general, el soluto es un sólido (pero también puede ser una sustancia gaseosa u otro líquido) que se disuelve en una sustancia líquida, lo que origina una solución líquida. El solvente, también conocido como disolvente, es la sustancia en que se disuelve un soluto, generando como resultado una solución química. Generalmente, el solvente es el componente que se encuentra en mayor proporción en la solución. En búsqueda de encontrar la mejor forma de remover el aire del poliestireno, se ocuparon varios materiales como disolventes los cuales es conveniente describir. PINTURA: La pintura es un líquido que se solidifica al exponerla al aire y que se usa para cubrir superficies, ya sea para decorarlas o protegerlas. Las fórmulas de la pintura moderna cuentan con diversas categorías de compuestos químicos. El aglutinante forma el recubrimiento fino adherente El pigmento, dispersado en el medio fluido, da a la película terminada su color y su poder cubriente. El disolvente o diluyente se evapora con rapidez una vez extendida la pintura. El aglutinante puede ser aceite no saturado o secante, que es éster formado por la reacción de un ácido carboxílico de cadena larga (como el ácido linoleico) con un alcohol viscoso, como la glicerina. El aglutinante puede ser también un polímero. Un material de relleno, que contiene componentes en polvo como el caolín o el sulfato de bario, mejora la resistencia de la película seca de pintura. ACETONA: La acetona o propanona es un compuesto químico de fórmula química CH 3 (CO)CH 3 del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. Es un líquido incoloro de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua. La acetona sintetizada se usa en la fabricación de plásticos, fibras, medicamentos y otros productos químicos, así como disolvente de otras sustancias químicas.
TOLUENO:
El tolueno o metilbenceno, (C 6 H 5 CH 3 ) es la materia prima a partir de la cual se obtienen derivados del benceno, el ácido benzoico, el fenol, la caprolactama, la sacarina, medicamentos, colorantes, perfumes, TNT y detergentes. Su nombre deriva del bálsamo del árbol Myroxylon balsamum (Bálsamo Tolu o bálsamo de Colombia) del cual Henri Etienne Sainte-Claire Deville lo obtuvo por primera vez en 1844 mediante destilación seca. Existe en forma natural en el petróleo crudo y en el árbol tolú. También se produce durante la manufactura de gasolina y de otros combustibles a partir de petróleo crudo y en la manufactura de coque a partir de carbón. También está presente en el humo de los cigarillos. Químicamente se genera en la ciclodehidrogenación del n-heptano en presencia de catalizadores y pasando por el metilheptano. Además, se obtiene como subproducto en la generación de etileno y de propeno. La producción anual de tolueno mundialmente es de 5 a 10 millones de toneladas. El tolueno se adiciona a los combustibles (como antidetonante) y como disolvente para pinturas, revestimientos, caucho, resinas, diluyente en lacas nitro celulósicas y en adhesivos. El tolueno es el producto de partida en la síntesis del TNT (2,4,6-trinitrotolueno), un conocido explosivo. OBJETIVOS: Por medio de la siguiente practica se busca que, con lo ya aprendido sobre las propiedades del poliestireno, demostremos y registremos cuanto porcentaje de gas y cuanto porcentaje de poliestireno contiene el poliestireno. EXPERIMENTACIÓN: MATERIALES
- Cubos de unicel de diversos tamaños.
- Thinner 20 mL
- Pintura 2 0 mL
- Acetona pura 20 mL
- Un horno de microondas
- Una olla con 1 L de agua
- Estufa
METODOLOGIA:
La practica la realizamos en equipos, así que cada integrante del equipo hizo un procedimiento diferente. MICROONDAS Se introdujo al horno de microondas un cilindro con un volumen de 70cm^3 por 5 minutos. BAÑO MARIA Pusimos la olla con agua en la estufa a fuego alto, y cuando el agua empezó a hervir colocamos perlitas de unicel que teníamos sobre un recipiente de porcelana en forma de cilindro, el cual marcaba un volumen de 64cm^3 , no directamente al agua. Esperamos 10 minutos. PINTURA: Colocamos un pequeño cuadro de unicel en aproximadamente 15 mL de pintura fresca de 1.2 cm^3. THINNER Se introdujo un prisma de unicel de 8cm^3 en 20 mL de thinner ACETONA Finalmente colocamos una muestra de unicel de 27cm^3 de volumen. Al mezclarlos con los líquidos la forma regular del unicel cambio, así que fue necesario una vez pasado los cambios moldear la muestra en forma de cubo para así medir el volumen final. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: En seguida se muestra un cuadro comparativo de los volúmenes iniciales, con los finales, con estos mismos resultados es posible calcular el porcentaje gas que se logró escapar en las soluciones, también se añadió algunas observaciones importantes. PROCEDIMIENTO VOLUMEN INICIAL VOLUMEN FINAL PORCENTAJE DE GAS LIBERADO OBSERVACIONES MICROONDAS (^70) cm^3 70 cm^3 0 % El unicel no presentó cambio alguno, porque como vimos en sus propiedades es un conductor térmico, al estar compuesto de aire funciona como un aislante.
CONCLUSIÓN:
Al observar la tabla comparativa nos damos cuenta que la mejor forma para liberar el gas de el unicel es por medio de un disolvente. En este caso nosotras ocupamos la acetona liquida como uno de los mejores, no obstante, el profesor de nuestra clase nos comento que el mejor disolvente para este caso es el Tolueno, y al investigar sus propiedades creo que puede ser verdad. Sin embargo, al no poder conseguir ese material se queda solo como una hipótesis. Con los dos últimos procedimientos nos acercamos mucho a lo que dicen las fuentes que el unicel contiene 98% de gas en su interior. Las sustancias no polares, o poco polares se disuelven en disolventes no polares o poco polares. En cambio, las sustancias muy polares se disuelven en disolventes muy polares. Todos los derivados del petróleo son poco polares (por ejemplo, la acetona), esto se utiliza normalmente para diluir mezclas como la pintura de las uñas, aceites, etc.…El poliestireno también es un derivado del petróleo, por lo que no es poco polar. Sabiendo que la acetona no es polar y el poliestireno tampoco es polar (o poco polar). Por lo tanto, al juntarlos, el poliestireno se disuelve en la acetona. En esta actividad aprendí que puedo intentar varios procedimientos, estos me llevarán a resultados diferentes pero lo importante es ir siempre por el que me envía mejores resultados. BIBLIOGRAFÍA: Solis, C., 2021. 2 - 6. [online] Davsa.com. Disponible en: < http://www.davsa.com/infoWeb/Grup/Subgrups/caracteristiques/040101D-20.pdf > [Consultado el 16 de febrero 2021]. ANIPAC. Anuario Estadístico. Ciudad de México: Asociación Nacional de Industrias del Plástico A.C., 2012. Ruiz, M., 2021. UNAM. [online] Blogs.fad.unam.mx. Available at: [Accessed 16 February 2021]. Quimica.es. 2021. Acetona. [online] Available at: [Accessed 16 February 2021]. Tolueno (quimica.es)