1. Otrzymywanie żywicy mocznikowo-formaldehydowej

• Opis ćwiczenia

Do parowniczki wlać 2 cm³ formaliny i dodać 1 g mocznika. Po rozpuszczeniu mocznika dodać 10 kropli stężonego kwasu solnego. Mieszać i obserwować zmiany.

• Wyniki

Początkowo formalina była bezbarwna, płynna. Po dodaniu HCl ciecz gęstnieje i robi się biała o konsystencji żelu, po jakimś czasie przechodzi w stan stały.

• Wnioski

Żywice mocznikowo-formaldehydowe to rodzaj tworzyw sztucznych z grupy aminoplastów. Powstają w wyniku reakcji kondensacji mocznika z formaldehydem w środowisku kwasowym. W wyniku reakcji polikondensacji powstaje żywica mocznikowo-formaldehydowa.

n H₂N-CO-NH₂ + n HCHO → [-CH₂-NH-CO-NH-]_n + n H₂O

Aminoplasty znajdują zastosowanie m.in. jako kleje, środki impregnujące, spoiwa do płyt wiórowych, lakiery chemoutwardzalne, produkuje się z nich także artykuły gospodarstwa domowego i elektrotechniczne (łatwo się barwią).

1. Kleje polimerowe

• Opis ćwiczenia

Na dwóch szkiełkach zegarkowych odważyć około 0,1 g wiórków polimetakrylanu metylu. Na pierwsze z nich dodać około 4 cm³ octanu etylu a na drugie 4 cm³ acetonu. Zawartości wymieszać bagietką, przykryć szalkami Petriego. Mieszaninę odstawić na 50 minut od czasu do czasu mieszając. Otrzymany klej użyć do klejenia kawałków polimetakrylanu metylu.

• Wyniki

Po wykonaniu ćwiczenia na obu szkiełkach pojawiła się bezbarwna ciecz.

Sklejonych kawałków polimetakrylanu metylu nie można było oddzielić.

Reakcja otrzymywania polimetakrylanu metylu:

n CH₂=C(CH₃)−COO−CH₃ [ - CH₂-C(CH₃)−COO− CH₃-C(CH₃)−COO− CH₃-] n

• Wnioski

Polimetakrylan metylu jest to bezbarwny związek chemiczny o doskonałej przezroczystości, twardy, o dużej wytrzymałości, ale zarazem kruchy, łatwo ulega zarysowaniu, jest materiałem o dobrych właściwościach mechanicznych i dielektrycznych, odpornym na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad, benzyny, olejów i tłuszczów.

1. Otrzymywanie pianek poliuretanowych

• Opis ćwiczenia

Do plastikowego kubka wlać z probówki odczynnik A. Następnie dodać z drugiej probówki odczynnik B. Oba składniki zmieszać do momentu aż układ zacznie zwiększać swoją objętość i ulegać spienieniu. Kontrolować za pomocą stopera czasy charakteryzujące etapy wytwarzania pianki: czas startu, czas żelowania, czas suchego lica. Po zastygnięciu wyciąć fragment pianki, zmierzyć i zważyć. Obliczyć gęstość swobodną.

• Wyniki

1. Czas startu – 0- 1 min

2. Czas żelowania – 1-2,3 min

3. Czas suchego lica – 2,3-3,39 min

Objętość: 7,5x3,5x4 = 30,25 cm³ = 0,00003025 m³

Masa: 3,288 g = 0,00329 kg

Gęstość: 0,00329 : 0,00003025 = 108,76 $\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Technologiczny sposób otrzymywania polimerów uretanowych polega na reakcji poliestrów lub polieterów zawierających wolne grupy wodorotlenowe z diizocyjanianami z dodanymi środkami porotwórczymi. Bezpośrednio po wymieszaniu poliizocyjanianu i poliolu zachodzi reakcja chemiczna, podczas której środek porotwórczy odparowuje. Przy czym mieszanina spienia się, powiększając 30-krotnie swoją objętość. Powstaje twarda piana z mnóstwem małych, zamkniętych komórek, które otaczają odparowujący środek porotwórczy. Reakcja ta jest podstawą otrzymywania wszystkich rodzajów tworzyw poliuretanowych.

• Wnioski

Pianki na bazie poliestrów są sztywniejsze i mało odporne na czynniki środowiskowe, zaś pianki na bazie polieterów są bardziej elastyczne i trwalsze.

1. Korozja z depolaryzacją tlenową

• Opis ćwiczenia

Przygotować 200 ml roztworu o składzie 3% NaCl i 0,3 H₂O₂ przez zmieszanie równych objętości 6% NaCl i 0,6% H2O2 oraz 100 ml drugiego roztworu poprzez zmieszanie 50 ml wody destylowanej i 6% NaCl. Pierwszy roztwór rozlać do 2 zlewek. Następnie jedną płytkę ze stali zwykłej i jedną ze stali nierdzewnej zważyć i umieścić w roztworach. Obserwować zmiany. W 3% roztworze NaCl umieścić także blachę ze stali zwykłej. Po 35 minutach opłukać płytki, oczyścić z korozji i ponownie zważyć.

• Wyniki

Płytkę ze stali zwykłej pokryła rdza, a na płytce ze stali nierdzewnej nie widać było żadnych zmian.

Możemy obliczyć szybkość korozji ze wzoru: V = D/p*t

gdzie:

D - ubytek masy płytki

p - pole powierzchni płytki

t - czas

początkowa masa płytki -

w roztworze H₂O₂ + NaOH - 5,665g

po oszlifowaniu - 5,330g

ubytek masy płytki D = 1,301g

pole powierzchni płytki p = 9cm²

czas t = 0,0243 doby

V = 3,5127·10^-3

• Wnioski

Szybkość ogólnej korozji różnych stali w wodzie jest uzależniona od szybkości dyfuzji tlenu do ich powierzchni.

1. Wykonanie ogniwa stężeniowego tlenowego (próba Evansa)

• Opis ćwiczenia

Na oczyszczoną papierem ściernym płytkę ze stali zwykłej nanieść kilka kropel wskaźnika ferroksylowego i obserwować zachodzące zmiany barwy w kroplach.

• Wyniki

W kropli pojawia się kolor malinowy na zewnątrz oraz kolor niebieski wewnątrz.

Reakcje przebiegające w ogniwie stężeniowym:

Fe → Fe²⁺ + 2e

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH⁻

• Wnioski

Kolor malinowy świadczy o obecności jonów OH⁻, a niebieski o obecności jonów Fe²⁺. Rozpuszczony w elektrolicie tlen w miejscach o dużym stężeniu - dobrym napowietrzeniu - tworzy samorzutnie elektrodę tlenową, której potencjał jest dodatni, a więc staje się katodą w pewnym obszarze metalu. Inne obszary powierzchni w zetknięciu z mniej napowietrzonym roztworem mają niższy potencjał i są obszarem anodowym.