sissis scuola siciliana interuniversitaria per l’insegnamento secondario chimica nella vita...

SISSIS

Scuola Siciliana Interuniversitaria per l’Insegnamento Secondario

Chimica nella vita quotidiana

Prof. Spatafora

Le materie plastiche

Maria Torre

Conoscere le caratteristiche fisiche della materia;Conoscere le caratteristiche fisiche della materia;

Conoscere i concetti base della chimica inorganica Conoscere i concetti base della chimica inorganica e organica;e organica;

Conoscere i principi generali dell’ecologia; Conoscere i principi generali dell’ecologia;

Saper riconoscere i materiali più importanti e le loro Saper riconoscere i materiali più importanti e le loro caratteristiche;caratteristiche;

PrerequisitiPrerequisiti

Conoscere la classificazione delle materie plastiche;Conoscere la classificazione delle materie plastiche; Conoscere le loro principali proprietà fisiche e meccaniche;Conoscere le loro principali proprietà fisiche e meccaniche; Conoscere i cicli di lavorazione delle materie plastiche;Conoscere i cicli di lavorazione delle materie plastiche; Conoscere i problemi legati alla lavorazione e Conoscere i problemi legati alla lavorazione e

all’utilizzazione delle materie plastiche che possono avere all’utilizzazione delle materie plastiche che possono avere risvolti sull’ambiente;risvolti sull’ambiente;

Conoscere i problemi legati allo smaltimento dei rifiuti e Conoscere i problemi legati allo smaltimento dei rifiuti e alla loro riutilizzazione;alla loro riutilizzazione;

Comprendere e saper utilizzare un adeguato linguaggio Comprendere e saper utilizzare un adeguato linguaggio scientifico;scientifico;

ObiettiviObiettivi

Anno : terza media

TempiTempi• 2 ore verranno utilizzate per affrontare i contenuti;• 1 settimana per l’attività di laboratorio;• 1 ora sarà dedicata alla verifica;

MetodologiaMetodologia Lezione frontale come necessario momento informativo. Essa verrà svolta facendo continui riferimenti alla vita quotidiana, in modo che i ragazzi possano trovare collegamenti tra i contenuti trattati e tutto ciò che li circonda quotidianamente. Inoltre l’utilizzo del metodo induttivo permetterà di impostare l’insegnamento – apprendimento su un processo di ricerca – scoperta per avviare gli alunni all’acquisizione di un metodo scientifico di lavoro.Attività di laboratorio come strumento destinato ad accrescere nei ragazzi la coscienza ecologica attraverso un progetto “la settimana ecologica” che coinvolga anche le altre terze classi.

Verifica sommativa è prevista alla fine dell’unità didattica e sarà costituita da:• prove oggettive tipo vero-falso; • domande a risposta aperta e multipla;• domande a completamento;

Le verifiche mirano quindi a testare: • conoscenza dei contenuti;• capacità di osservazione;• capacità di formulare e verificare ipotesi;• acquisizione di un corretto linguaggio.

VerificaVerifica

Le plastich

e

Ecologia

Ed. tecnica

Economia

InterdisciplinarietàInterdisciplinarietà

Cenni storiciCenni storici 1854 1854 O. Mayer produce per la prima volta l’O. Mayer produce per la prima volta l’ebaniteebanite trattando trattando

caucciù caucciù concon zolfo ad una temperatura di 130 zolfo ad una temperatura di 130 °°CC

18681868 I I fratelli Hyatt inventarono la fratelli Hyatt inventarono la celluloidecelluloide costituita da una costituita da una

soluzione soluzione di canfora e cellulosa. di canfora e cellulosa.

1884 1884 H. De Chardonnet mette a punto il metodo per fabbricare il H. De Chardonnet mette a punto il metodo per fabbricare il

rayonrayon alla nitrocellulosaalla nitrocellulosa

1900 1900 Prische e Spitteler producono la Prische e Spitteler producono la galalitegalalite dalla condensazione dalla condensazione

della della caseina e con l’aldeide formicacaseina e con l’aldeide formica

1907 1907 L. H. Baekeland inventò la L. H. Baekeland inventò la bachelitebachelite e le e le prime resine prime resine termoindurenti.termoindurenti.

19301930 E' l'anno del E' l'anno del polistirolo polistirolo

1931 1931 E' l'anno del E' l'anno del cloruro di polivinilecloruro di polivinile

1933 1933 Gibson e Fawcett in Inghilterra producono il Gibson e Fawcett in Inghilterra producono il polietilenepolietilene

1940 1940 Produzione del Produzione del nylonnylon

•alto rapporto resistenza-densità •proprietà di isolamento termico, elettrico, acustico e meccanico•resistenza ad acidi, alcali e solventi •infrangibile, poco costosa e leggera •facilità di lavorazione •colorabilità •idrorepellenza•inattaccabilità da parte di muffe, e batteri.

CaratteristicheCaratteristiche

• non si decompone completamente• bruciata nell’inceneritore a temperature inferiori a 500 oC alcune plastiche possono rilasciare nei fiumi sostanze pericolose.

Negative Positive

Per fare la plastica si parte dal petrolio, ma non ne serve molto: solo il 4% del petrolio estratto è impiegato per produrre plastica, mentre il restante 96% viene consumato come combustibile. Il petrolio, messo all'interno di enormi torri, viene portato a ebollizione; in tal modo le varie sostanze di cui è costituita, si separano gradualmente, e si sistemano all'interno delle torri in posizioni diverse. Si ottengono così gas, benzina, cherosene, nafta e un prodotto chiamato virgin-nafta, da cui derivano le materie plastiche.

Come si fa la plastica?Come si fa la plastica?

Come si fa la plastica?Come si fa la plastica?

Da questo punto, il processo si complica un po’: attraverso procedure che consistono nell'alzare molto la temperatura e nell'abbassarla velocemente (cracking), si ottengono i monomeri.Sono come anelli, che legati tra loro, formano una catena: il polimero.Si ottiene così una pasta bianca che, messa in una macchina, ne esce sotto forma di piccoli grani, simili a chicchi di riso. Questa é la plastica. Ora basta aggiungere coloranti e additivi, lavorarla, e si trasformerà in bottiglie, maglioni, paraurti, buste, ecc.

DefinizioneDefinizione

Le materie plastiche sono prodotti artificiali sintetizzati a partire dal petrolio che ne è la materia prima. Chimicamente si presentano sotto forma di lunghe catene polimeriche formate da tante unità base dette monomeri.

PolimerizzazionePolimerizzazione

formazione di polimeri nei quali la formula molecolare dell’unità ripetitiva è identica a quella del monomero di partenza e non generano sottoprodotti.

formazione di polimeri di addizione nei quali l’unità ripetitiva contiene un numero minore di atomi rispetto ai monomeri di partenza e producono piccole molecole di sottoprodotti come l'acqua, l'ammoniaca e il glicole.

condensazione addizione

PolimerizzazionePolimerizzazione

può avvenire

A catena

Le reazioni avvengono molto velocemente e si ha la quasi immediata formazione del polimero

A stadi

Le reazioni che portano alla formazione del polimero avvengono in più tappe.

Omopolimeri

se il monomero èunico

I polimeriI polimeri

Copolimeri

se il polimero è ottenuto da due o più monomeri diversi

Leghe polimeriche

se il materiale è il risultato della miscelazione di due monomeri che polimerizzano senza combinarsi chimicamente

I polimeriI polimeri

Naturali

• cellulosa• la cera • la gomma naturale

Artificiali

• acetato di cellulosa • cloridrato caucciù

Sintetici

• nylon• politene

ClassificazioneClassificazione Termoplastici

Termoindurenti

Elastomeri

ClassificazioneClassificazione

TermoplasticiGruppo di materie plastiche che acquistano malleabilità,cioè rammolliscono sotto l’azione del calore. In questa fase possono essere modellate o formate in oggetti finiti e quindi per raffreddamento tornano ad essere rigide.


Termoindurenti

Gruppo di materie plastiche che,dopo una fase iniziale di rammollimento,induriscono per effetto di reticolazione tridimensionale. Nella fase di rammollimento per effetto combinato di calore e pressione risultano formabili. Se questi materiali vengono riscaldati dopo l'indurimento non ritornano più a rammollire, ma si decompongono carbonizzandosi.


Elastomeri

La loro caratteristica principale è la grande deformabilità ed elasticità. Possono essere sia termoplastici che termoindurenti.

TermoplasticiTermoplastici Polietilene

P.tereftalato (PET) P. ad alta densità (HDPE)

P. a bassa densità (LDPE)

TermoplasticiTermoplastici

Polistirene-Polistirolo

Polistirolo ad alta densità(HIPS)

Polistirolo espanso

TermoplasticiTermoplastici

Polipropilene (PP)

Poliammidi (PA)Polivinilcloruro (PVC)

TermoindurentiTermoindurenti

Resine fenoliche (PF) Trovano impiego nel settore casalingo, mobili per televisori.

Resine poliestere insature (UP) Sono leggere, facilmente lavorabili e resistenti agli agenti atmosferici. Si usano per la costruzione di piscine, coperture per tetti.

Resine epossidiche (EP)Presentano eccellente adesività, resistenza al calore e agli agenti chimici. Inoltre possiedono buone proprietà meccaniche e sono ottimi isolanti elettrici. Si usano per vernici, rivestimenti, adesivi e materiali compositi.


TERMOPLASTICI

TERMOINDURENTI

POLIETILENE PE POLIETILENTEREFTALATO PETPOLIVINILCLORURO PVCPOLIPROPILENE PPPOLISTIROLO PSPOLIAMMIDE PAPOLICARBONATO PC

POLIURETANO POLIESTERERESINA EPOSSIDICARESINA UREICARESINA FENOLICARESINA MELAMMINICA

Tecniche di lavorazioneTecniche di lavorazione

Estrusione

Questa tecnica permette di ottenere sacchetti leggeri e resistenti da un tubo caldo di materiale plastico leggero e flessibile. Dell'aria gonfia il tubo come un pallone, fino a dar forma a una borsa con la sagoma, le dimensioni e lo spessore desiderati.


Calore e pressione, ammorbidiscono la plastica che aderisce alle pareti dello stampo assumendo la forma desiderata. I laminati di plastica vengono fabbricati ponendo diversi strati di materiale in una matrice, dove delle lastre riscaldate sciolgono la plastica e la pressano fino a formare un'unica lamina dello spessore desiderato

Compressione


Calandratura

Nel processo della calandratura, la plastica viene tirata in fogli sottili da una serie di rulli compressori ad alta temperatura.

AdditiviAdditivi

Sono sostanze chimiche che vengono usate nelle materie plastiche per conferire loro alcune particolari caratteristiche.

• Gli antiossidanti: proteggono il polimero dalla degradazione chimica causata dall'ossigeno o dall'ozono;

• Gli stabilizzatori ultravioletti lo proteggono dall'azione degli agenti atmosferici;

• Le sostanze plastificanti rendono il polimero più flessibile; • I lubrificanti riducono i problemi dovuti all'attrito;

• I pigmenti conferiscono il colore.

• Gli antifiamma e gli antistatici.

Impieghi della plasticaImpieghi della plastica

•L'industria dell'imballaggio PE e LDPE vengono commercializzato soprattutto in pellicola sottile, adatta all'imballaggio; HDPE viene prodotto sotto forma di pellicola di spessore maggiore, come quella usata per confezionare i comuni sacchetti di plastica per la spesa o i sacchi per rifiuti Altre materie plastiche usate nell'imballaggio sono PVC e PP.

•L'industria ediliziaCon il HDPE e il PVC si producono tubi per impianti idraulici e pannelli usati come materiale da costruzione, mentre il PS e il poliuretano espansi sono

utilizzati per produrre pannelli per l'isolamento termico e acustico.

•L’industria agricola La plastica viene utilizzata per la copertura delle serre

Elastomeri

Termoplastici

Monomeri

Polimerizzazione

Termoindurenti

Cracking

Lavorazione plastiche

Oggetti

Virgin nafta

Petrolio

Addizione Condensazione

Rischi per la salute e l’ambienteRischi per la salute e l’ambiente

Rispettiamo l’ambienteRispettiamo l’ambiente

Una delle caratteristiche delle materie plastiche è la grande resistenza. Una bottiglia può rimanere in acqua o sul terreno da un minimo di 100 anni ad un massimo di 1000.

Che fare ?

In discarica la plastica occupa molto spazio, se bruciata, non correttamente può produrre sostanze tossiche e inquinanti.

Rispettiamo l’ambienteRispettiamo l’ambiente

Smistamento della plastica

Il riciclo

Si fondono solo le termoplastiche provenienti dai rifiuti e si sottopongono ad estrusione allo scopo di ottenere prodotti tecnologicamente poco pregiati ma utilizzabili come paletti, reti, arredi per la casa

L’incenerimento

Avviene insieme ad altri

rifiuti solidi.Raggiunge molto bene lo scopo, ma richiede costosi impianti di depurazione per eliminare i gas tossici prodotti nella combustione.

LaboratorioLaboratorio

Educazione ecologicaDepositare i rifiuti plastici nei cassonetti, che indicano PLASTICA

Cosa mettiamo nel cestino della plastica?

• le bottiglie di acqua minerale e di bibite; • gli incarti delle merendine; • i contenitori in plastica per alimenti;• i sacchetti della spesa; Le plastiche contrassegnate con PVC, PP, PS ed altre sigle non è possibile ancora gettarle nel cassonetto della plastica, ma vanno conferite ad una piattaforma di raccolta o presso l’Azienda municipale.

BibliografiaBibliografia

F. Bertolotti, C. Bisi; P, Mascheretti - Orizzonte scienze 2002 - Minerva Italica

Colombi, Negrino, Rondano - Sperimentare scienze 2003 - Ed. Capitello

L. Leopardi, M. Gariboldi - Nuovo scienze più 2004 - Pedrini editore

D. dal Pozzo, P. Mari, E. Piolatto – Uomo Tecnica Società – Minerva Italica

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