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UNIVERSIDADE DE INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO- BRASILEIRA ENGENHARIA DE ENERGIAS LABORATÓRIO DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS RELATÓRIO PR ÁTICA N.01 IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS POR DENSIDADE Alunos da equipe: Belton Alberto Manuel Isabel Maria Machava Renata Sousa de Morais Professor: Carlos Alberto Cáceres Coaquira Data da prática:27/08/2024 REDENÇÃO-CE 2024 SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 1 2.JUSTIFICATIVA ..................................................................................................................... 2 3.METODOLOGIA .................................................................................................................... 3 3.1Teste em água ........................................................................................................................ 3 3.2Teste em álcool comercial ..................................................................................................... 4 3.3Teste com água e Cloreto de sódio ........................................................................................ 4 4.RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................. 5 5.CONCLUSÕES ....................................................................................................................... 8 REFERÊNCIAS ......................................................................................................................... 9 ANEXOS .................................................................................................................................. 10 1 1. INTRODUÇÃO A importância das aulas práticas na disciplina de Laboratório de Ciência dos Materiais é inegável, especialmente quando se trata da identificação de polímeros por densidade. As aulas teóricas fornecem a base conceitual necessária para entender as propriedades e comportamentos dos materiais, mas é através das práticas de laboratório que os estudantes têm a oportunidade de aplicar esses conceitos em situações reais, aprofundando o conhecimento e desenvolvendo habilidades técnicas essenciais. No contexto da identificação de polímeros, a densidade é uma propriedade crucial que pode ser utilizada para distinguir diferentes tipos de materiais poliméricos. O procedimento experimental, que envolve a medição da densidade de um polímero e sua comparação com valores de referência, permite que os estudantes pratiquem técnicas de medição e análise de dados, além de compreenderem as variações nas propriedades dos materiais em função de suas composições e estruturas moleculares. Além disso, as aulas práticas promovem o desenvolvimento de habilidades críticas, como a resolução de problemas, o trabalho em equipe e a atenção aos detalhes. Esses aspectos são fundamentais para a formação de profissionais capacitados, que estarão aptos a enfrentar desafios complexos na indústria e na pesquisa. A identificação de polímeros por densidade, em particular, exemplifica como a prática experimental pode consolidar o aprendizado teórico, tornando os estudantes mais confiantes e proficientes em suas futuras carreiras. O polímero está no grupo dos sólidos, são macromoléculas que possuem unidade química ligada por ligações covalentes que se repete ao longo da cadeia. Cada unidade chama- se monômero, a ligação que ocorre entre esses monômeros é conhecida por reação de polimerização. Os polímeros são divididos em: sintético, produzido pelo homem como o plástico, polímeros naturais como o DNA e os polímeros que são classificados de acordo com o seu comportamento térmico, os termoplásticos, que são aqueles que são moldáveis e os polímeros termofixos, que são polímeros que não se moldam com a temperatura. Os polímeros também podem ser classificados de acordo com a disposição dos monômeros, se classificando em homopolímeros onde todo tem uma única organização e copolímeros, quando organizados em blocos, pares ou aleatoriamente. Esta prática tem por objetivo estabelecer conceitos básicos sobre identificação de polímeros comuns através da diferença de densidades. 2 2. JUSTIFICATIVA A justificativa para a realização da aula prática de identificação de polímeros por densidade no contexto da disciplina de Laboratório de Ciência dos Materiais baseia-se em vários aspectos pedagógicos e profissionais essenciais. Primeiramente, a identificação de polímeros é uma competência crucial para qualquer profissional que trabalha com materiais, especialmente em áreas como engenharia de materiais, química e ciências aplicadas. A densidade é uma das propriedades físicas mais acessíveis e confiáveis para diferenciar tipos de polímeros. Portanto, a familiarização com técnicas experimentais para determinar essa propriedade prepara os estudantes para situações reais de análise e seleção de materiais. A identificação de polímeros, independente da técnica é de fundamental importância, para a sua identificação e desenvolvimento de novos materiais, soluções de problemas e até otimizações de desempenho em aplicações específicas. Além disso, a aula prática possibilita a aplicação direta do conhecimento teórico adquirido, o que é fundamental para a compreensão plena dos conceitos. A prática permite aos estudantes vivenciar o processo de experimentação científica, incluindo a preparação das amostras, a condução de medições precisas e a interpretação dos resultados, o que reforça o aprendizado de maneira significativa. 3 3. METODOLOGIA Os polímeros podem ser identificados por meio de diversas técnica, desde as mais simples as mais sofisticadas. O teste de densidade é uma delas, uma técnica simples, mas funcional. Nesta prática foram utilizados, 04 tipos de amostras polímeros, para identificarmos através da densidade, foi utilizado os seguintes solventes, água, água com álcool e água com cloreto de sódio (NaCl), comercialmente conhecido como sal. Segue a tabela com os polímeros utilizados e suas densidades: Tabela 1: Densidade de alguns materiais poliméricos MATERIAL DENSIDADE (g/cm3) Polipropileno (PP) 0,90 – 0,91 Polietileno de Alta Densidade (PEAD) 0,95 – 0,96 Poliestireno (PS) 1,04 – 1,05 Policloreto de Vinila (PVC) 1,16 – 1,58 Água 1,00 Etanol 0,79 Fonte: Roteiro de ciências dos materiais 2024 Para identificar os polímeros foi utilizado a densidade. A densidade pode ser obtida com precisão por meio da determinação da massa do polímero, quando imerso no líquido, fazendo assim o teste da eliminação. 3.1 Teste em água Primeiramente em uma proveta de 1000 ml foi adicionado água e separados em béquer, e logo após um medidor de concentrações foi adicionado a água para verificar a densidade da água, deu 1,0 g/cm3, em seguida a água foram distribuídas em béqueres de 50 ml para cada uma das equipes. Nos foram repassadas 04 amostras de polímeros nomeadas de 01 a 04. As amostras foram colocadas uma a uma, de cada vez e com um bastão de vidro foi feita a agitação do líquido. Em seguida foram adicionadas as amostras um a um e observadas as amostras que flutuaram e as que afundaram. Depois identificou-se os polímeros e dados obtidos foram registrados na tabela 02. 4 3.2 Teste em álcool comercial Em uma proveta de 1000 ml foi adicionado 1000 ml de álcool (INPM 46,3%) e logo após um medidor de concentrações foiadicionado para verificar a densidade que resultou em 0,92 g/cm3, em seguida o álcool foi distribuído em béqueres de 50 ml para cada uma das equipes no béquer foi adicionado a amostra 01 e amostra 03 e observou-se qual dos polímeros afundava ou flutuava e identificou- se o polímero. Os dados obtidos foram registrados na tabela 2. 3.3 Teste com água e Cloreto de sódio Em uma proveta de 1000 ml foi adicionado 800 ml de água e 200 g de Cloreto de Sódio e logo após um medidor de concentrações foi adicionado para verificar a densidade que resultou em 1,15 g/cm3, em seguida a solução salina (água e Cloreto de sódio) foi distribuída em béqueres de 50 ml para cada uma das equipes. No béquer foi adicionado a amostra 02 e amostra 04 e observou-se qual das amostras flutuava ou afundava. Os resultados obtidos foram registrados na tabela 02. 5 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO No teste em água com a densidade igual a 1,0 g/cm3 os polímeros com a densidade menor que 1,0 g/cm3 flutuaram e os demais com mais peso afundaram, no caso amostra 1 e 3 flutuaram e amostra 2 e 4 afundaram. No teste em álcool comercial com densidade de 0,92 g/cm3 quando foram adicionadas as amostras 1 e 3 no Becker contendo o álcool observou-se que a amostra 01 afundou e amostra 03 flutuou, assim sendo a amostra 01 foi identificada como PEAD e a amostra 03 como PP. Ademais, no teste com água e Cloreto de sódio de densidade igual a 1,15 g/cm3 quando foi adicionado no béquer a amostra 02 e ela afundou e quando amostra 04 foi adicionada flutuou, assim a amostra 02 foi identificada como PVC e a amostra 04 como PS. A tabela ilustra os resultados obtidos na identificação dos polímeros obtidos experimentalmente em laboratório de ciência dos matérias. Tabela 2. Identificação e classificação dos polímeros. Amostra Densidade Identificação do Polímero Justificativa 01 0,95 – 0,96 g/cm3 PEAD Ao adicionar a amostra no álcool juntamente com amostra 03, percebeu- se que ela afundava no álcool e ficou identificada como PEAD. 02 1,16 – 1,58 g/cm3 PVC Afundou na água com sal e ficou identificado como PVC, pois tem densidade superior a 1,15 g/cm3 03 0,90 – 0,91g/cm3 PP Ao adicionar a amostra no álcool juntamente com amostra 1, percebeu-se que ela flutuava no álcool e ficou identificada como PP. 04 1,04 – 1,05 g/cm3 PS Ao ser adicionado na água com sal juntamente com amostra 02, ela flutuou e foi identificada como PS, pois a sua densidade é inferior que a da amostra 02 e inferior que a densidade da água com sal. Fonte: Dados obtidos experimentalmente em laboratório de ciência dos materiais. 6 Os Gráficos abaixo, mostram a densidade dos polímeros avaliados. Gráfico 01. Avaliação da densidade dos polímeros (PP, PVC, PEAD e PS), em água. Fonte: Dados da pesquisa, 2024. Gráfico 02. Avaliação da densidade dos polímeros (PP e PEAD), em álcool. Fonte: Dados da pesquisa, 2024. 7 Gráfico 03. Avaliação da densidade dos polímeros (PVC e PS), em água e sal. Fonte: Dados da pesquisa, 2024. 8 5. CONCLUSÕES A realização da prática de identificação de polímeros por densidade no Laboratório de Ciência dos Materiais revela-se fundamental para a formação completa dos estudantes. Ao proporcionar a aplicação prática de conceitos teóricos, esta atividade não só aprofunda o conhecimento técnico, mas também desenvolve habilidades analíticas e de resolução de problemas que são cruciais para o sucesso na carreira profissional. Através da aula prática de Identificação de polímeros por densidade, foi realizado testes de densidade com a finalidade de identificar os tipos de amostras de polímeros. As soluções utilizadas foram, água, água com álcool e água com sal. Observou que tal prática, apesar de ser utilizados técnicas bem simples é de fundamental importância quando aplicados em processos, sejam eles industriais ou não. Além disso, ao engajar os alunos em um processo de experimentação e análise, a prática reforça a importância de métodos científicos rigorosos e prepara os futuros profissionais para tomar decisões embasadas em dados concretos. Em suma, essa prática é uma peça-chave na consolidação do aprendizado e na preparação dos estudantes para os desafios da indústria e da pesquisa no campo dos materiais. 9 REFERÊNCIAS CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. John Wiley & Sons, Inc., 2002. GUY, A. G. Ciências dos Materiais. Rio de Janeiro: LTC/EDUSP, 1993. GARCIA, A.; SPIM, J. A.; SANTOS, C. A. Ensaios dos Materiais. 2ª ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2012. CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. 1.ed. São Paulo: ABM, 1984. 10 ANEXOS A imagem ilustra as amostras utilizadas no laboratório para identificar os polímeros experimentalmente. A imagem ilustra a densidade do álcool (0,92 g/cm3) utilizado para identificar os polímeros com densidade inferior a 1,0 g/cm3 11 A figura ilustra o polímero PEAD com densidade superior a 0,92 g/cm3 afundando no álcool A figura ilustra o polimero PS flutuando na solução de água e Cloreto de sódio (1,15g/cm3)