Sans plastiques, c est la panique!

Groupe 6 : Polymères : structures et propriétés (Céline Dubois, Geoffrey Marchal, Muriel Quinet, Cédric Renard) Sans plastiques, c est la panique! Objectif...2 Description de la situation-problème (contextualisation)...2 Public visé...2 Liens avec le programme...2 Prérequis nécessaires...2 Compétences visées (générales / spécifiques)...2 Concepts à faire acquérir...3 Définitions...3 Carte conceptuelle...3 Description détaillée du déroulement...3 Mise en scène de la situation-problème (2 minutes)...4 Recueil des représentations initiales des élèves (7 minutes)...4 Méthode utilisée pour amener les élèves à formuler des hypothèses (7 minutes)...4 Expérience 1 : Comment peut-on identifier les différentes sortes de polymères? (20 minutes)...4 Objectif...4 Consignes méthodologiques...4 Examen visuel...5 Identification d après le code des matières plastiques...7 Expérience 2 : Comment synthétiser des polymères? (20 minutes)...7 Objectif...8 Consignes méthodologiques...8 A. Synthèse par polycondensation : résine urée - formaldéhyde...8 B. Synthèse par polyaddition : le polyacrylamide...10 C. Réticulation d un polymère en gel : le Slime...11 D. Synthèse par polycondensation : synthèse du nylon 6, 6 (démonstration)...13 Expérience 3 : Quelles sont les différentes propriétés des polymères? (10 minutes)...15 Objectif...15 Consignes méthodologiques...17 A. Comparaison des propriétés du Slime et du polyacrylamide...17 B. Comparaison des propriétés d un thermoplastique et d un thermodurcissable...18 Confrontation des résultats et des hypothèses (5 minutes)...18 Restructuration en fonction de la situation-problème et évaluation (5 minutes)...19 Bibliographie...19 Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 1

OBJECTIF Découvrir qu il existe différents polymères (plastiques) qui sont synthétisés de différentes manières et qui ont différentes propriétés. DESCRIPTION DE LA SITUATION-PROBLÈME (CONTEXTUALISATION) Pour fêter la fin des examens, tu décides d inviter des copains à souper. A cette occasion, tes parents ont acheté de la vaisselle en plastique : couverts, assiettes, gobelets, plats,... Avant que tes parents ne partent au restaurant, tu leur demandes si le Tupperware avec la sauce à réchauffer au four à micro-ondes est bien dans le frigo et s ils n ont pas oublié d acheter des sachets de riz. Comme promis, à la fin de la soirée, tu ranges tout avec l aide de quelques amis. Vous jetez les gobelets cassés et vous mettez tous les plats au lave-vaisselle. Le lendemain, catastrophe, certains plats en plastique se sont déformés au lave-vaisselle. Tu te demandes pourquoi les plats se sont déformés au lave-vaisselle alors que ni le Tupperware mis au four à micro-ondes, ni les sachets de riz n ont fondu. Tu te demandes également pourquoi des gobelets en plastique se sont brisés alors que tu avais justement utilisé de la vaisselle en plastique pour éviter qu elle ne casse. PUBLIC VISÉ L activité s adresse principalement aux élèves de 5 ème sciences générales (6h). Elle pourrait également convenir à des 5 èmes sciences de base (3h) ou à des 6 èmes. LIENS AVEC LE PROGRAMME Sciences 6h 5 ème année : Thème 3 : nomenclature, propriétés et usages de quelques familles de composés organiques (p. 103 du programme). PRÉREQUIS NÉCESSAIRES Les liaisons covalentes, les alcènes, l addition sur double liaison C=C. Sciences 6h compétences générales : COMPÉTENCES VISÉES (GÉNÉRALES / SPÉCIFIQUES) CG1 : Organiser ses observations et ses connaissances en justifiant ou en utilisant des classifications établies sur base de critères scientifiques. CG5 : Communiquer oralement ou par écrit un raisonnement élaboré sur base de théories scientifiques afin d éclairer une personne confrontée à des questions relatives à la santé, la sécurité, l éthique, Sciences 6h compétences spécifiques : 1. Représenter la structure d un hydrocarbure insaturé à double liaison (alcène). (p. 105) 2. Ecrire la formule développée et la formule semi-développée d un polymère plastique tel que le polyéthylène. (p. 105) 3. Ecrire l équation-bilan de polymérisation de l éthène ou éthylène. (p. 105) Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 2

CONCEPTS À FAIRE ACQUÉRIR Définitions Monomère : molécule de base pouvant se lier à d autres molécules identiques pour former une molécule géante. Polymère : molécule de masse moléculaire élevée constituée de monomères unis les uns aux autres de façon répétitive par des liaisons covalentes. Polymérisation : processus de transformation d un monomère, ou d un mélange de monomères, en polymère. L union entre monomères se fait soit par réaction de la double liaison d un alcène suite à une initiation radicalaire (polyaddition), soit par réaction de deux groupements fonctionnels différents portés par les monomères avec perte d un sous-produit (polycondensation). Plastique : matériau de synthèse fondé sur l emploi de polymères et de différentes substances chimiques destinées à améliorer et diversifier ses propriétés physiques et chimiques. Thermoplastiques : polymères qui peuvent être ramollis par la chaleur et reprendre leur dureté normale au refroidissement. Thermodurcissables : polymères qui durcissent sous l action de la chaleur et ne peuvent plus être ramollis par la chaleur. Carte conceptuelle polymères de synthèse (plastiques) sont composés de sont classés entre autres en monomères assemblés par polymérisation via réaction de type thermoplastiques ont comme propriété d être thermiquement déformables thermodurcissables ont comme propriété d être thermiquement indéformables polyaddition polycondensation DESCRIPTION DÉTAILLÉE DU DÉROULEMENT Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 3

Mise en scène de la situation-problème (2 minutes) On explique aux élèves la situation-problème. Recueil des représentations initiales des élèves (7 minutes) On constitue des groupes de 3 à 4 élèves. On leur donne un bic et une feuille avec les questions «Pourquoi certains plastiques cassent-ils?» et «Pourquoi certains résistent-ils à la chaleur et d autres pas?». Ils auront trois minutes pour se concerter. Ensuite, une personne par groupe notera au tableau leurs préconceptions. Méthode utilisée pour amener les élèves à formuler des hypothèses (7 minutes) On regarde ensemble dans les différents groupes pour voir ce qui est commun et à partir des réponses qu ils nous ont données, on leur demande quels sont les mots que l on peut regrouper. On entoure alors dans une couleur les termes qui se rapportent à des «propriétés», dans une autre les termes qui se rapportent à la «structure» et dans une troisième les termes qui se rapportent à la «synthèse». S il n y a aucun mot se rapportant à une de ces trois classifications, on les y amène à partir de ce qu ils auront écrit au tableau en leur posant des questions plus ciblées. On leur demande ensuite de donner un nom aux différentes catégories qui auront été constituées. Expérience 1 : Comment peut-on identifier les différentes sortes de polymères? (20 minutes) On a vu qu il existe différents types de plastiques qui ont différentes caractéristiques. On va voir à présent comment on peut les identifier. Dans la vie de tous les jours, on utilise l examen visuel ou le code d identification des plastiques pour les trier tandis que l examen par la densité est plutôt utilisé par l industrie du recyclage. Objectif Identifier des polymères sur la base de quelques méthodes simples : aspect, différence de densité et code d identification des plastiques. Consignes méthodologiques On divise le groupe en deux sous-groupes pour la réalisation des différentes expériences. Chaque sous-groupe va réaliser les deux tests (visuel, par la densité) pour deux plastiques différents. On explique d abord l objectif de la manipulation aux élèves. On leur donne ensuite les consignes de laboratoire et de sécurité et on s assure que chacun les ait bien comprises. On vérifie que chacun ait le matériel approprié pour réaliser les manipulations en parcourant la liste du matériel et des réactifs. On donne à chaque élève une feuille d observations à compléter. Chacun lit le protocole et le suit scrupuleusement afin de réaliser la manipulation. Un animateur passe chez chacun pour s assurer du bon déroulement des manipulations. On rassemble les deux sous-groupes et on leur présente le code d identification des matières plastiques à l aide d un poster et d exemples. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 4

Examen visuel Une première façon d identifier des polymères est de se baser sur leur aspect extérieur. On donne donc aux élèves différents types de plastiques à classer (pots de yaourt, flacons de détergent, flacons de shampooing, sacs poubelle, sacs à glaçons, gobelets, ). 1. Consignes de sécurité - Pas de consignes particulières. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 5

2. Matériel nécessaire - Pots de yaourt, flacons de détergent, flacons de shampooing, sacs poubelle, sacs à glaçons, gobelets, 3. Mode opératoire La simple observation de l objet peut fournir des indications : - Regardez s il s agit d un produit rigide, souple ou d un film (s il s agit d un produit souple ou d un film, le polymère appartient à la famille des thermoplastiques). - Si c est un film, écoutez le bruit qu il fait en le froissant (si le bruit est semblable à celui du papier, c est un polyéthylène haute densité), regardez s il s étire facilement (si c est le cas, c est un polyéthylène basse densité) et regardez par transparence pour vérifier s il n y a pas plusieurs couches contrecollées. - Vérifiez au toucher si l objet donne une impression de «gras» (polyéthylène) ou de «sec». - Tentez d identifier les différents plastiques en votre présence. Ces tests sont cependant très qualitatifs et ne donnent qu une approximation. Ils sont par exemple inefficaces dans le cas de matières résultant d un mélange de polymères. Identification par la densité On peut aussi identifier les polymères sur base de leur densité. On donne donc aux élèves des plastiques à classer sur base de leur comportement quand on les plonge dans des solutions de densités différentes. 1. Consignes de sécurité - Le méthanol est très inflammable, éliminez toute source de chaleur à proximité. - Evitez de l ingérer car il est toxique. 2. Matériel nécessaire - 3 grands berlins - Languettes de polymères différents et objets de la vie usuelle correspondants : polyéthylène haute densité (flacon de produit de vaisselle), polypropylène (barquette alimentaire), polystyrène (gobelet), polychlorure de vinyle (tuyau) - Eau - Solution aqueuse de sel de cuisine (NaCl) à 20 % (en masse de sel) - Solution eau-méthanol à 50 % (en volume) 3. Mode opératoire Plongez les morceaux de plastiques pleins dans les différents liquides (eau, solution aqueuse de NaCl, solution eau-méthanol) et identifiez-les sur base du tableau suivant. Polymère Polypropylène (0,9 g/cm 3 ) Polyéthylène (HDPE) (0,94 à 0,965 g/cm 3 ) Polystyrène (1,05 g/cm 3 ) PVC (1,19 à 1,38 g/cm 3 ) Eau-méthanol (densité 0,927 g/cm 3 ) Eau (densité 1 g/cm 3 ) Solution NaCl 20 % (densité 1,15 g/cm 3 ) surnage surnage surnage coule surnage surnage coule coule surnage coule coule coule Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 6

Identification d après le code des matières plastiques On rassemble à présent les différents sous-groupes. Maintenant qu ils ont vu comment identifier leurs différents plastiques, on leur explique qu il existe un code d identification des matières plastiques qui a été mis en place pour faciliter le recyclage des matériaux. L Union Européenne impose de plus en plus le marquage des objets. N de recyclage Abréviation Nom du polymère Utilisation PETE ou PET HDPE PVC ou V Polyéthylène téréphtalate Polyéthylène haute densité Chlorure de polyvinyle Recyclé pour produire des bouteilles de limonade, des plateaux de traiteur et de boulangerie, des tapis, des pinceaux, etc. Recyclé pour fabriquer des bouteilles, sacs à provisions, poubelles, tuyaux agricoles, sous-tasses, barrières, équipements de terrains de jeu, bûches plastiques, etc. Recyclé pour produire des tuyaux, des grillages et des bouteilles non-alimentaires. LDPE Polyéthylène basse densité Recyclé pour fabriquer de nouveaux sacs et films plastiques. PP Polypropylène Recyclé en pièces de voiture, tapis et fibres géo-textiles et industrielles. PS OTHER Polystyrène Autres plastiques, incluant l acrylique et le nylon. Recyclé dans une grande variété de produits incluant accessoires de bureau, jouets, cassettes vidéos, boîtiers et panneaux isolants. On illustre le code d identification au moyen des différents objets amenés pour les expériences ci-dessus. Expérience 2 : Comment synthétiser des polymères? (20 minutes) En même temps que le code d identification, on introduit la nomenclature des plastiques. On attire l attention des élèves sur le préfixe «poly» montrant qu il y a un assemblage de plusieurs unités et sur le suffixe qui désigne la nature de l unité en question. Certains polymères s obtiennent rapidement et aisément. Les réactions qui y conduisent sont de type polyaddition ou polycondensation. La plupart des polymères sont synthétisés par polyaddition comme le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, Des polymères tels que le nylon et la bakélite sont par contre synthétisés par polycondensation. On peut également former des réseaux tridimensionnels de Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 7

polymères par réticulation. La réticulation consiste en la formation de liaisons additionnelles entre les chaînes de plusieurs macromolécules et provoque un durcissement de la substance. Objectif Découvrir différentes voies de synthèse des polymères : polycondensation et polyaddition et illustrer le phénomène de réticulation. Consignes méthodologiques On explique sur base d un poster les termes monomères, polymères, polymérisation, polycondensation, polyaddition et plastiques. On divise le groupe en trois sous-groupes : - un sous-groupe fait la synthèse de la résine urée-formaldéhyde. - un sous-groupe fait la synthèse du polyacrylamide. - un sous-groupe fait la synthèse du Slime. On explique l objectif de la manipulation aux élèves. On leur donne les consignes de laboratoire et de sécurité et on s assure que chacun les ait bien comprises. On vérifie que chacun ait le matériel approprié pour réaliser les manipulations en parcourant la liste du matériel et des réactifs. Chacun lit le protocole et le suit scrupuleusement afin de réaliser la manipulation. Un animateur passe chez chacun pour s assurer du bon déroulement des manipulations. Après les expériences, on regroupe les élèves et on présente les différents polymères synthétisés par chaque groupe. On fait ensuite la synthèse du nylon comme démonstration devant l ensemble du groupe (facultatif). A. Synthèse par polycondensation : résine urée - formaldéhyde 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la préparation d une résine à partir d urée et de formaldéhyde. Cette résine est notamment utilisée dans la fabrication de panneaux en contreplaqué. La réaction de synthèse de cette résine est une réaction exothermique de polycondensation avec élimination de molécules d eau entre l urée NH 2 CO NH 2 et le formaldéhyde H 2 C=O. H 2 N C NH 2 H HO CH 2 NH C NH (CH 2 NH C NH) n CH 2 OH + n H 2 O n + n C O O H O O urée formaldéhyde pontage N CH 2 C O N CH 2 N CH 2 N O C C O N CH 2 N CH 2 N O C C O C O... N N... Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 8

résine urée - formaldéhyde 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience sous hotte!!!) Les vapeurs de formaldéhyde sont très irritantes pour les muqueuses. Le contact du formaldéhyde avec la peau peut causer des irritations. L acide sulfurique peut provoquer des brûlures sévères. En cas de contact avec la peau, rincez abondamment à l eau. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 9

3. Matériel et réactifs 1 gobelet en plastique 1 tige en verre 10 ml de solution aqueuse de formaldéhyde (~ 12 mol/l) acidifiée par de l acide sulfurique (H 2 SO 4 ) (~ 1 mol/l) 5 g d urée solide finement broyée 4. Mode opératoire Dans un gobelet, versez 10 ml de la solution de formaldéhyde acidifiée par de l acide sulfurique. La solution de formaldéhyde a été préalablement acidifiée afin d accélérer grandement la polymérisation des monomères. Ajoutez-y 5 g d urée. La solution obtenue est alors presque saturée en urée. Mélangez convenablement à l aide d une tige en verre jusqu à dissolution complète de l urée. Laissez reposer 5 à 10 minutes. Cassez le gobelet pour récupérer le polymère qui s y est solidifié. B. Synthèse par polyaddition : le polyacrylamide 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la synthèse de polyacrylamide par polymérisation radicalaire de l acrylamide et du bisacrylamide. acrylamide j + n bisacrylamide H H initiateurs de radical (TMEDA, persulfate de potassium) polyacrylamide H H H H H H H H Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 10

La polymérisation radicalaire est une polyaddition qui fait intervenir comme extrémité active des radicaux. Le polyacrylamide est utilisé entre autres pour la fabrication de lentilles souples, comme agent floculant pour le traitement des eaux, comme coagulant pour la préparation de la pâte à papier ou encore pour l analyse de protéines dans les laboratoires de biologie moléculaire. 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience sous hotte!!!) L acrylamide (C 3 H 5 NO) et le bisacrylamide (C 7 H 10 N 2 O 2 ) sont toxiques par ingestion et par contact avec la peau : mettez des gants et lavez-vous les mains à l eau courante en cas de contact. Le TMEDA (C 6 H 16 N 2 ) est facilement inflammable : conservez-le à l écart de toute flamme ou source d étincelles. Le persulfate de potassium (K 2 S 2 O 8 ) favorise l inflammation des matières combustibles et est nocif par ingestion : tenez-le à l écart des matières combustibles. 3. Matériel et réactifs 20 ml de solution d acrylamide à 2 mol/l 20 ml de solution de bisacrylamide à 0,02 mol/l 4 ml de solution de persulfate de potassium à 0,2 mol/l 4 ml de solution de TMEDA (N,N,N,N -Tétraméthyléthylènediamine ) à 0,3 mol/l Colorant alimentaire 1 berlin de 100 ml 1 berlin de 50 ml 1 tige en verre 1 gobelet Gants 4. Mode opératoire Dans un premier berlin, mélangez 20 ml de la solution d acrylamide et 20 ml de la solution de bisacrylamide. Dans un second berlin, mélangez 4 ml de solution de persulfate de potassium, 4 ml de solution de TMEDA et quelques gouttes de colorant. Versez le contenu des deux berlins dans un gobelet en plastique, mélangez 10 secondes puis laissez reposer sans agiter. Le mélange acrylamide/bisacrylamide (les monomères) et le TMEDA réagissent entre eux en présence du persulfate de potassium pour former le polyacrylamide (polymère) qui présente de longues chaînes moléculaires. L eau présente dans la réaction est emprisonnée dans ces chaînes, formant ainsi un gel. La réaction de polymérisation dure 3 minutes environ. Après ce délai, on observe la présence d un peu d eau résiduelle en surface du gel. Ceci est dû à une contraction de volume du gel. Démoulez le polyacrylamide et rincez-le à l eau courante pendant 30 secondes. C. Réticulation d un polymère en gel : le Slime 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la préparation du Slime, un produit visqueux bien connu comme jouet. Le Slime s obtient par réticulation d un polymère, l alcool polyvinylique (-(C 2 H 3 OH)- n ), par du tétraborate de sodium (Na 2 B 4 O 7 ). L alcool polyvinylique est entre autres utilisé pour la fabrication de colles et d emballages de produits alimentaires et non-alimentaires. 2. Consignes de sécurité Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 11

L alcool polyvinylique ne présente aucun risque particulier. Le tétraborate de sodium est toxique par ingestion ; ne placez pas le produit préparé en bouche ; lavez-vous soigneusement les mains après l avoir touché. Evitez de répandre du Slime sur les vêtements ou sur le mobilier. Lorsque le Slime perd ses propriétés, jetez-le à la poubelle. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 12

3. Matériel et réactifs 1 gobelet en plastique transparent 1 cylindre gradué 1 tige en verre 40 ml d une solution aqueuse d alcool polyvinylique à 4 % en masse Colorant alimentaire 7 ml d une solution aqueuse de tétraborate de sodium à 4 % en masse 4. Mode opératoire Versez dans un gobelet en plastique 40 ml de la solution aqueuse d alcool polyvinylique. L alcool polyvinylique en solution peut être comparé à de longs spaghettis microscopiques baignant dans de l eau. C est un liquide assez visqueux. Ajoutez une goutte ou deux d un colorant alimentaire. Cette opération permet de donner une couleur attrayante au produit final. Ajoutez enfin 7 ml de la solution aqueuse de tétraborate de sodium et mélangez le contenu du gobelet avec une tige en verre. Le tétraborate de sodium joue le rôle de liaison entre les chaînes d alcool polyvinylique, comme du gruyère entre les spaghettis. On appelle ceci une réticulation. Enlevez le produit du gobelet et pétrissez-le en mains ; le matériau devient ferme et peut être utilisé pour mettre en évidence ses propriétés particulières, dites viscoélastiques. Les liaisons dans le produit final sont de deux types : des liaisons chimiques solides (liaisons covalentes dessinées en traits pleins) et des liaisons assez souples appelées liaisons hydrogène (dessinées en traits pointillés). REM. : Si vous avez utilisé un cylindre gradué pour prélever une solution, rincez-le directement à l eau très soigneusement! D. Synthèse par polycondensation : synthèse du nylon 6, 6 (démonstration) (expérience de réserve) 1. Objectif de la manipulation Les polyamides (ou nylon) sont des polymères qui sont très fréquemment rencontrés notamment dans l industrie textile et qui sont synthétisés via une réaction de polycondensation. Pour celui que nous allons synthétiser ici, le nylon 6, 6, la réaction se fait entre l hexaméthylènediamine (HMDA) et le chlorure d adipyle (composé à 6 carbones). Plus précisément, il y a réaction entre la fonction NH 2 (amine) et la fonction COCl avec perte d une molécule d HCl (acide chlorhydrique). 25 C (n+1) H 2 N(CH 2 ) 6 NH 2 + (n+1) ClCO(CH 2 ) 4 COCl 2n HCl + hexaméthylènediamine (HMDA) chlorure d adipyle 1 atm Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 13

ClCO(CH 2 ) 4 CO-(NH(CH 2 ) 6 NHCO(CH 2 ) 4 CO) n -NH(CH 2 ) 6 NH 2 nylon 6, 6 Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 14

2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience sous hotte!!!) L hexaméthylènediamine, le chlorure d adipyle et l acide chlorhydrique (HCl) sont irritants pour les yeux, la peau et le système respiratoire. L hydroxyde de sodium (NaOH) peut provoquer de graves brûlures. En cas de contact avec la peau, rincez-la abondamment à l eau. L inhalation ou le contact avec le cyclohexane peut irriter ou brûler la peau et les yeux. Les vapeurs peuvent causer des étourdissements ou la suffocation. Le cyclohexane est EXTRÊMEMENT INFLAMMABLE : il s enflamme facilement sous l action de la chaleur, d étincelles ou de flammes. 3. Matériel et réactifs 1 berlin de 100 ml 1 pince 20 ml de solution (0,124 mol/l) de chlorure d adipyle dans du cyclohexane 10 ml de solution (0,5 mol/l) d hexaméthylènediamine dans du NaOH 0,5 mol/l 4. Mode opératoire Dans un berlin de 100 ml, versez la solution aqueuse d hexaméthylènediamine et ajoutez ensuite très délicatement et le long de la paroi la solution de chlorure d adipyle dans du cyclohexane. Le cyclohexane et l eau ne sont pas miscibles. Il est nécessaire d éviter toute agitation afin de ne pas mélanger les deux solutions. Avec une pince, prélevez le film de polymère qui se forme à l interface des deux phases en le tirant délicatement. Il sera alors possible de l enrouler sur une bobine et de tirer ainsi un fil de nylon jusqu à épuisement des réactifs (cela peut durer une minute environ). Au fur et à mesure que le film est retiré de l interface, un nouveau film se forme. A défaut, ne jetez pas le mélange réactionnel dans les éviers. Mélangez énergiquement le contenu du berlin de 100 ml pour provoquer la polymérisation du mélange et récupérez la boule de nylon que vous pouvez garder ou jeter à la poubelle (après l avoir rincée à l eau). Cette méthode de polymérisation est intéressante : la réaction se produit à température ambiante et ne nécessite pas l introduction des réactifs dans des proportions rigoureusement stoechiométriques. L hexaméthylènediamine est soluble dans l eau et le chlorure d adipyle dans du cyclohexane, mais le polymère n est soluble dans aucune de ces phases. La densité de ce polymère est telle qu on le récupère à l interface des phases aqueuse et organique. Chaque formation de liaison entraîne le dégagement d une molécule de HCl qui est piégée par le NaOH. Expérience 3 : Quelles sont les différentes propriétés des polymères? (10 minutes) Après avoir synthétisé différents polymères, on constate qu ils ont diverses propriétés. Ces nombreuses propriétés expliquent leur utilisation dans divers domaines. Les polymères sont classés suivant leurs propriétés thermomécaniques en thermoplastiques et thermodurcissables. Seuls les thermoplastiques sont recyclables comme c est le cas des plastiques repris dans le tableau détaillant le code d identification des plastiques. Ils servent notamment comme emballages, flacons, sacs poubelles, gobelets, pots de yaourt, Les thermodurcissables sont quant à eux généralement réticulés et sont utilisés notamment pour la fabrication de colles, comme matériaux infusibles, comme isolants électriques, Objectif Comparer successivement les propriétés de deux gels : le Slime et le polyacrylamide ainsi que les propriétés des thermodurcissables et des thermoplastiques. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 15

Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 16

Consignes méthodologiques On demande aux élèves de se regrouper par trois (un de chacun des sous-groupes de synthèse). On leur explique l objectif de la manipulation. On leur donne les consignes de laboratoire et de sécurité et on s assure que chacun les ait bien comprises. On vérifie que chacun ait le matériel approprié pour réaliser les manipulations en parcourant la liste du matériel et des réactifs. On donne à chaque élève une feuille d observations à compléter. Chacun lit le protocole et le suit scrupuleusement afin de réaliser la manipulation. Un animateur passe chez chacun pour s assurer du bon déroulement des manipulations. On explique sur base d un poster les termes «thermoplastique» et «thermodurcissable». A. Comparaison des propriétés du Slime et du polyacrylamide 1. Objectif de la manipulation Nous avons constaté lors des synthèses du Slime et du polyacrylamide, tous deux des gels, que l un était liquide et l autre solide. Quelles sont vraiment les différences entre un liquide et un solide? Comment expliquer ces différences en terme de liaison physique et de liaison chimique? 2. Consignes de sécurité Lavez-vous les mains après avoir touché le Slime et le polyacrylamide. Ne faites pas brûler le polyacrylamide dans une flamme. 3. Matériel et réactifs Slime Polyacrylamide (PA) 4. Mode opératoire Effectuez les tests suivants sur les deux matières et notez ce que vous observez. 1. Posez-les sur une surface lisse ou dans un récipient. 2. Prenez-les entre deux doigts. 3. Coupez-les en deux morceaux et rassemblez-les. 4. Laissez-les tomber de 30 cm au dessus d une surface lisse. Dans le polyacrylamide, les longues chaînes moléculaires sont réticulées chimiquement par des liaisons chimiques covalentes qui sont relativement robustes. Le résultat est une matière élastique mais solide (tests n 1 et 2). La cassure des liaisons covalentes (c est-à-dire chimiques) n est pas réversible : il n est pas possible de reformer ces liaisons facilement (test n 3). Les liaisons chimiques assurent la cohésion de l ensemble du solide, même si celui-ci est constitué à 95 % d eau, à la manière d une éponge. Lorsque le solide rebondit sur une surface, le réseau solide se déforme mais tend à revenir rapidement vers sa forme initiale : le PA rebondit assez bien (test n 4). Dans le Slime, les longues chaînes moléculaires sont réticulées physiquement par des liaisons hydrogènes qui ne sont pas très robustes. Le Slime est un gel très visqueux mais c est un liquide (tests n 1 et 2). La cassure des liaisons physiques est réversible : on peut les défaire et les refaire autant que l on veut (test n 3). Le Slime est aussi constitué d eau à 95 % mais les forces assurant sa cohésion ne sont pas assez fortes pour empêcher sa déformation. Lorsqu il rebondit sur une surface, les chaînes glissent les unes sur les autres et l énergie mécanique est dissipée par frottement entre les chaînes : il ne rebondit pas très bien (test n 4). Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 17

B. Comparaison des propriétés d un thermoplastique et d un thermodurcissable 1. Objectif de la manipulation L expérience a pour but de démontrer que les matières plastiques thermoplastiques ont une «mémoire» de leur forme et peuvent reprendre cette forme par simple chauffage, ce qui n est pas le cas des thermodurcissables qui acquièrent leur forme définitive au premier refroidissement. 2. Consignes de sécurité Aucune précaution particulière. 3. Matériel et réactifs 1 décapeur thermique 1 thermoplastique : 1 pot de yaourt vide et sans étiquette (polystyrène sigle 6) 1 thermodurcissable : résine urée - formaldéhyde 4. Mode opératoire Fixez le pot à l aide de papier collant sur la table. Chauffez-le avec le décapeur thermique afin qu il ramollisse mais ne brûle pas. Faites de même pour la résine urée - formaldéhyde. Qu observez-vous dans ce cas-ci? On explique alors aux élèves la définition de thermoplastique et de thermodurcissable. Le pot perd sa forme cylindrique et se met sous forme de plaque ; le plastique retrouve en fait son état d origine. En effet, pour former ce pot, on est parti d une plaque de plastique qui, après avoir été placée devant l entrée d un moule, a subi une insufflation d air chaud et a été ainsi plaquée contre les parois du moule. En laissant refroidir, on obtient la forme finale du pot. Ce procédé est possible avec les thermoplastiques qui ramollissent sous l effet de la chaleur puis durcissent à nouveau une fois refroidis car ils conservent leurs propriétés plastiques. En effet, les molécules de ces polymères sont constituées de longues chaînes seulement reliées par des liaisons faibles. Ces liaisons sont si faibles qu elles peuvent être rompues quand le plastique est chauffé. Les chaînes peuvent alors se modifier pour prendre une forme différente ; en refroidissant, les liaisons se reforment et le thermoplastique garde sa nouvelle forme. Si le plastique est chauffé à nouveau, il retrouve sa forme d origine. Les thermodurcissables, par contre, ne changent pas de forme lorsqu ils sont chauffés. Leur structure 3D est assurée par des liaisons covalentes ne pouvant être cassées par chauffage sans casser les liaisons covalentes entre monomères. CONFRONTATION DES RÉSULTATS ET DES HYPOTHÈSES (5 MINUTES) On interroge les élèves au sujet de ce que l on vient de leur expliquer lors de la séance : - Citez quelques types de polymères. - Quelles sont leurs différentes propriétés? - Comment les synthétise-t-on? Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 18

RESTRUCTURATION EN FONCTION DE LA SITUATION-PROBLÈME ET ÉVALUATION (5 MINUTES) On repose aux élèves des questions concernant la situation-problème : - Comment expliquer que certains plats en plastique qu il a mis au lave-vaisselle se soient déformés? - Comment expliquer que le sachet de riz n ait par contre pas fondu? - Comment expliquer que certains gobelets en plastique se soient brisés? BIBLIOGRAPHIE Pirson P., Bribosia A., Martin, C., Tadino, A. Chimie 5 e Sciences Générales. de Boeck. 2003. Bruxelles. pp 203. FESEC, Programme de Sciences 3 e degré de l enseignement de transition, 2001. Bruxelles. pp 157 http://users.win.be/w025143/sciences/fiches/fiche19.htm http://www.culture.gouv.fr/culture/dglf/cogeter/010302-polymeres.htm http://www.futura-sciences.com/comprendre/g/definition-polymere_803.php http://fr.wikipedia.org http://www.biotel.fr/français/articles/artf5.htm http://www.univ-tln.fr/fete_science2002/demos.htm http://e.m.c.2.free.fr/matieres-plastiques-page2.htm http://www.espace-sciences.org/science/10085-nos-precedentes-expositions/ fr.wikipedia.org/wiki/liste_des_codes_des_plastiques,_caoutchouc_et_latex Tinant B., Travaux pratiques de chimie Inge 1202 2 e candi ingénieur de gestion 2004-2005 (synthèse du nylon 6,6 et du Slime) http://e.m.c.2.free.fr/matieres-plastiques-pages2.htm (synthèse résine urée - formaldéhyde) Fechiplast, expériences sur les polymères, 1998, fiche 11 élève (identification des polymères) http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/ (synthèse du polyacrylamide, comparaison polyacrylamide - Slime) http://users.win.be/w025143/sciences/fiches/fiche19.htm (mémoire du plastique) Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 19

Sans plastiques, c est la panique Pour fêter la fin des examens, tu décides d inviter des copains à souper. A cette occasion, tes parents ont acheté de la vaisselle en plastique : couverts, assiettes, gobelets, plats,... Avant que tes parents ne partent au restaurant, tu leur demandes si le Tupperware avec la sauce à réchauffer au four à micro-ondes est bien dans le frigo et s ils n ont pas oublié d acheter des sachets de riz. Comme promis, à la fin de la soirée, tu ranges tout avec l aide de quelques amis. Vous jetez les gobelets cassés et vous mettez tous les plats au lave-vaisselle. Le lendemain, catastrophe, certains plats en plastique se sont déformés au lave-vaisselle. Tu te demandes pourquoi les plats se sont déformés alors que ni le Tupperware mis au four à microondes, ni les sachets de riz n ont fondu. Tu te demandes également pourquoi des gobelets en plastique se sont brisés alors que tu avais justement utilisé de la vaisselle en plastique pour éviter qu elle ne casse. Pourquoi certains plastiques cassent-ils? Pourquoi certains plastiques résistent à la chaleur et d autres pas? Notez dans le tableau ci-dessous les mots-clés répondant à ces deux questions après la mise en commun. Placez dans une même colonne les termes entourés dans une même couleur. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 20

Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- introduction 21

Comment peut-on identifier les différentes sortes de polymères? On a vu qu il existe différents types de plastiques qui ont différentes caractéristiques. On va voir à présent comment on peut les identifier. Dans la vie de tous les jours, on utilise l examen visuel ou le code d identification des plastiques pour les trier tandis que l examen par la densité est plutôt utilisé par l industrie du recyclage. Objectif Identifier des polymères sur la base de quelques méthodes simples : aspect, différence de densité et code d identification des plastiques. A. Examen visuel (5 minutes) Une première façon d identifier des polymères est de se baser sur leur aspect extérieur. - Regardez s il s agit d un produit rigide, souple ou d un film (s il s agit d un produit souple ou d un film, le polymère appartient à la famille des thermoplastiques tandis que s il est dur, il appartient à la famille des thermodurcissables). - Si c est un film, écoutez le bruit qu il fait en le froissant (si le bruit est semblable à celui du papier, c est un polyéthylène haute densité), regardez s il s étire facilement (si c est le cas, c est un polyéthylène basse densité). - Vérifiez au toucher si l objet donne une impression de «gras» (polyéthylène) ou de «sec». A partir des informations ci-dessus, tentez d identifier les différents plastiques en votre présence. Objet Observation Type de plastique Question : Est-ce que l examen visuel suffit à lui seul pour identifier tous les polymères?...... Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- identification des polymères 22

B. Identification par la densité (5 minutes) On peut aussi identifier les polymères sur base de leur densité. Classez les plastiques sur base de leur comportement quand on les plonge dans des solutions de densités différentes. 1. Consignes de sécurité - Le méthanol est très inflammable, éliminez toute source de chaleur à proximité. Faites attention car il brûle sans flamme visible. - Evitez de l ingérer car il est toxique. 2. Matériel nécessaire - 1 berlin contenant de l eau - 1 berlin contenant une solution aqueuse de sel de cuisine (NaCl) à 20 % (en masse de sel) - 1 berlin contenant une solution eau-méthanol à 50 % (en volume) - des languettes de polymères de différentes couleurs 3. Mode opératoire Chaque groupe de deux personnes identifie deux plastiques. Pour ce faire, plongez chaque languette de plastique dans les différents liquides (solution eau-méthanol, eau, solution aqueuse de NaCl) et identifiezles sur base du tableau ci-dessous dans lequel les différentes solutions sont classées par densité croissante. Polymère Eau-méthanol Eau Solution NaCl 20 % Polypropylène surnage surnage surnage Polyéthylène (HDPE) coule surnage surnage Polystyrène coule coule surnage PVC coule coule coule SUR BASE DE VOS OBSERVATIONS, COMPLÉTEZ LE TABLEAU SUIVANT. Couleur du plastique Eau-méthanol Eau Solution NaCl 20 % Identification QUESTION : CE TYPE D IDENTIFICATION VOUS SEMBLE-T-IL PRATIQUE? JUSTIFIEZ................ Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- identification des polymères 23

C. Identification d après le code des matières plastiques Vous avez vu deux méthodes qui permettent d identifier les plastiques mais on peut aussi les identifier par leur marquage. Il existe un code d identification des matières plastiques qui a été mis en place pour faciliter le recyclage des matériaux. L Union Européenne impose de plus en plus le marquage des objets. Complétez le tableau suivant sur base des exemples donnés. N de recyclage Abréviation Nom du polymère Exemple d utilisation PETE ou PET Polyéthylène téréphtalate HDPE Polyéthylène haute densité PVC ou V Chlorure de polyvinyle LDPE Polyéthylène basse densité PP Polypropylène PS Polystyrène OTHER Autres plastiques, incluant l acrylique et le nylon. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- identification des polymères 24

DÉFINISSEZ LES TERMES SUIVANTS. Monomère :.......... Polymère :....... Plastique :.. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- identification des polymères 25

Comment synthétiser des polymères? Certains polymères s obtiennent rapidement et aisément. La polymérisation est le processus de transformation d un monomère, ou d un mélange de monomères, en polymère. L union entre monomères se fait soit : - par polyaddition : la réaction se fait par addition sur la double liaison d un alcène suite à une initiation radicalaire. Exemples :...... - par polycondensation : la réaction a lieu entre deux groupements fonctionnels différents portés par les monomères avec perte d un sous-produit. Exemples :....... On peut également former des réseaux tridimensionnels de polymères par réticulation. La réticulation consiste en la formation de liaisons additionnelles entre les chaînes de plusieurs macromolécules et provoque un durcissement de la substance. Exemples :........ Objectif Découvrir différentes voies de synthèse des polymères : polycondensation et polyaddition et illustrer le phénomène de réticulation. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 26

A. Synthèse par polycondensation : résine urée - formaldéhyde (5 minutes) 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la préparation d une résine à partir d urée et de formaldéhyde. Cette résine est notamment utilisée dans la fabrication de panneaux en contreplaqué. La réaction de synthèse de cette résine est une réaction exothermique de polycondensation avec élimination de molécules d eau. H 2 N C NH 2 H HO CH 2 NH C NH (CH 2 NH C NH) n CH 2 OH + n H 2 O n + n C O O H O O urée formaldéhyde pontage N CH 2 C O N CH 2 N CH 2 N O C C O N CH 2 N CH 2 N O C C O C O... N N... résine urée - formaldéhyde 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience sous hotte avec des gants!!!) Les vapeurs de formaldéhyde sont très irritantes pour les muqueuses. Le contact du formaldéhyde avec la peau peut causer des irritations. L acide sulfurique peut provoquer des brûlures sévères. En cas de contact avec la peau, rincez abondamment à l eau. 3. Matériel mis à votre disposition 1 gobelet en plastique 1 tige en verre 10 ml de solution aqueuse de formaldéhyde acidifiée par de l acide sulfurique 5 g d urée solide finement broyée gants 4. Mode opératoire Versez les 10 ml de solution de formaldéhyde acidifiée par de l acide sulfurique dans le gobelet. La solution de formaldéhyde a été préalablement acidifiée afin d accélérer grandement la polymérisation des monomères. Ajoutez-y les 5 g d urée. La solution obtenue est alors presque saturée en urée. Mélangez convenablement à l aide d une tige en verre jusqu à dissolution complète de l urée. Retirez ensuite la tige et laissez reposer 5 à 10 minutes. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 27

Observations :...... Ne jetez pas le polymère mais gardez-le pour la suite des expériences. Jetez vos gants à la poubelle. B. Synthèse par polyaddition : le polyacrylamide (5 minutes) 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la synthèse de polyacrylamide par polyaddition de l acrylamide et du bisacrylamide. Le polyacrylamide est utilisé entre autres pour la fabrication de lentilles souples, pour le traitement des eaux, pour la préparation de la pâte à papier ou encore pour l analyse de protéines dans les laboratoires de biologie. 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience sous hotte avec des gants et des lunettes de sécurité!!!) L acrylamide et le bisacrylamide sont toxiques par ingestion et par contact avec la peau : mettez des gants et lavez-vous les mains à l eau courante en cas de contact. Le TMEDA est facilement inflammable : conservez-le à l écart de toute flamme ou source d étincelles. Le persulfate de potassium favorise l inflammation des matières combustibles et est nocif par ingestion : tenez-le à l écart des matières combustibles. 3. Matériel et réactifs 20 ml de solution d acrylamide à 2 mol/l 20 ml de solution de bisacrylamide à 0,02 mol/l 4 ml de solution de persulfate de potassium à 0,2 mol/l 4 ml de solution de TMEDA à 0,3 mol/l Colorant alimentaire 1 berlin de 100 ml 1 berlin de 50 ml 1 tige en verre 1 gobelet Gants 4. Mode opératoire Dans le berlin de 100 ml, mélangez les 20 ml de solution d acrylamide et les 20 ml de solution de bisacrylamide. Dans le berlin de 50 ml, mélangez les 4 ml de solution de persulfate de potassium et les 4 ml de solution de TMEDA et ajoutez trois gouttes de colorant. Versez le contenu des deux berlins dans un gobelet en plastique et mélangez 10 secondes à l aide de la tige en verre. Retirez ensuite la tige puis laissez reposer sans agiter pendant 3 minutes. Le mélange acrylamide/bisacrylamide (les monomères) réagit en présence du persulfate de potassium et du TMEDA pour former le polyacrylamide (polymère) qui présente de longues chaînes moléculaires. L eau présente dans la réaction est emprisonnée dans ces chaînes, formant ainsi un gel. Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 28

Observations :.... Après ce délai, on observe la présence d un peu d eau résiduelle en surface du gel. Ceci est dû à une contraction de volume du gel. Démoulez le polyacrylamide et rincez-le à l eau courante pendant 30 secondes. Ne jetez pas le polyacrylamide mais gardez-le pour la suite des expériences. Jetez vos gants à la poubelle. C. Réticulation d un polymère en gel : le Slime (5 minutes) 1. Objectif de la manipulation L expérience consiste en la préparation du Slime, un produit visqueux bien connu comme jouet. Le Slime s obtient par réticulation d un polymère, l alcool polyvinylique (-(C 2 H 3 OH)- n ), par du tétraborate de sodium (Na 2 B 4 O 7 ). L alcool polyvinylique est entre autres utilisé pour la fabrication de colles et d emballages de produits alimentaires et non-alimentaires. 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience avec des gants!!!) L alcool polyvinylique ne présente aucun risque particulier. Le tétraborate de sodium est toxique par ingestion ; ne placez pas le produit préparé en bouche. Évitez de répandre du Slime sur les vêtements ou sur le mobilier. 3. Matériel et réactifs 1 gobelet 1 tige en verre 40 ml de solution aqueuse d alcool polyvinylique à 4 % en masse Colorant alimentaire 7 ml de solution aqueuse de tétraborate de sodium à 4 % en masse 4. Mode opératoire Versez les 50 ml de solution aqueuse d alcool polyvinylique dans le gobelet en plastique. L alcool polyvinylique en solution peut être comparé à de longs spaghettis microscopiques baignant dans de l eau. C est un liquide assez visqueux. Ajoutez une goutte ou deux d un colorant alimentaire. Cette opération permet de donner une couleur attrayante au produit final. Ajoutez enfin les 5 ml de solution aqueuse de tétraborate de sodium et mélangez le contenu du gobelet avec une tige en verre. Le tétraborate de sodium joue le rôle de liaison entre les chaînes d alcool polyvinylique, comme du gruyère entre les spaghettis. On appelle ceci une réticulation. Observations : Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 29

.. Enlevez le produit du gobelet et pétrissez-le en mains ; le matériau devient ferme. Ne jetez pas le Slime mais conservez-le pour la suite des expériences. Les liaisons dans le produit final sont de deux types : des liaisons chimiques solides (liaisons covalentes dessinées en traits pleins) et des liaisons assez souples appelées liaisons hydrogène (dessinées en traits pointillés). D. Synthèse par polycondensation : démonstration de la synthèse du nylon 6, 6 Les polyamides (ou nylon) sont des polymères qui sont très fréquemment rencontrés notamment dans l industrie textile et qui sont synthétisés via une réaction de polycondensation. Pour celui que nous allons synthétiser ici, le nylon 6, 6, la réaction se fait entre l hexaméthylènediamine (HMDA) et le chlorure d adipyle (composé à 6 carbones). Plus précisément, il y a réaction entre la fonction NH 2 (amine) et la fonction COCl avec perte d une molécule d HCl (acide chlorhydrique). (n+1) H 2 N(CH 2 ) 6 NH 2 + (n+1) ClCO(CH 2 ) 4 COCl 2n HCl + hexaméthylènediamine (HMDA) chlorure d adipyle 25 C 1 atm ClCO(CH 2 ) 4 CO-(NH(CH 2 ) 6 NHCO(CH 2 ) 4 CO) n -NH(CH 2 ) 6 NH 2 nylon 6, 6 Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 30

Observations :........ Atelier : Sans plastiques, c est la panique!- synthèse des polymères 31

Quelles sont les différentes propriétés des polymères? Les nombreuses propriétés des plastiques expliquent leur utilisation dans divers domaines. Les polymères sont classés suivant leurs propriétés thermomécaniques en thermoplastiques et thermodurcissables. Seuls les thermoplastiques sont recyclables comme c est le cas des plastiques repris dans le tableau détaillant le code d identification des plastiques. Ils servent notamment comme emballages, flacons, sacs poubelles, gobelets, pots de yaourt, Les thermodurcissables sont quant à eux généralement réticulés et sont utilisés notamment pour la fabrication de colles, comme matériaux infusibles, comme isolants électriques, Objectif Comparer successivement les propriétés de deux gels : le Slime et le polyacrylamide ainsi que les propriétés des thermodurcissables et des thermoplastiques. A. Comparaison des propriétés du Slime et du polyacrylamide (10 minutes) 1. Objectif de la manipulation Comparer les propriétés du Slime et du polyacrylamide et en expliquer les origines. 2. Consignes de sécurité (réalisez l expérience avec des gants!!!) Lavez-vous les mains si vous avez touché le Slime ou le polyacrylamide. Ne brûlez pas le polyacrylamide dans une flamme. 3. Matériel et réactifs Slime Polyacrylamide 4. Mode opératoire Effectuez les tests suivants sur les deux matières et notez ce que vous observez dans le tableau. 5. Posez-les sur une surface lisse ou dans un récipient. 6. Prenez-les entre deux doigts. 7. Coupez-les en deux morceaux et rassemblez-les. 8. Laissez-les tomber de 30 cm au dessus d une surface lisse. Atelier : Sans plastiques, c est la panique! propriétés des polymères 32

test Slime Polyacrylamide 1 2 3 4 Sur base des tests 1 et 2, que pouvons-nous dire concernant l état de la matière du Slime et du polyacrylamide? Sur base des tests 3 et 4, que pouvons-nous dire concernant la nature des liaisons qui unissent les chaînes entre-elles dans chacun des deux polymères?.. Atelier : Sans plastiques, c est la panique! propriétés des polymères 33

B. Démonstration des propriétés d un thermoplastique et d un thermodurcissable Les matières plastiques thermoplastiques ont une «mémoire» de leur forme et peuvent reprendre cette forme par simple chauffage, ce qui n est pas le cas des thermodurcissables qui acquièrent leur forme définitive au premier refroidissement. Les molécules des thermoplastiques sont constituées de longues chaînes seulement reliées par des liaisons faibles. Ces liaisons sont si faibles qu elles peuvent être rompues quand le plastique est chauffé. Les chaînes peuvent alors se modifier pour prendre une forme différente ; en refroidissant, les liaisons se reforment et le thermoplastique garde sa nouvelle forme. Si le plastique est chauffé à nouveau, il retrouve sa forme d origine. Les thermodurcissables, par contre, ne changent pas de forme lorsqu ils sont chauffés. Leur structure 3D est assurée par des liaisons covalentes ne pouvant être cassées par chauffage sans casser les liaisons covalentes entre monomères. D après la démonstration à laquelle vous venez d assister, distinguez les propriétés des deux matériaux utilisés :... est un thermoplastique.... est un thermodurcissable. Atelier : Sans plastiques, c est la panique! propriétés des polymères 34

Synthèse Après les différentes expériences que nous venons de réaliser, vous êtes désormais capables de répondre aux questions suivantes : - Comment peut-on différencier les polymères? - Comment peut-on les synthétiser? - Quelles sont leurs principales propriétés? Avec les savoirs acquis lors de la séance, pouvez-vous expliquer ce qui s est passé lors de la soirée entre amis. Pourquoi les plats se sont-ils déformés au lave-vaisselle alors que ni le Tupperware mis au four à micro-ondes, ni les sachets de riz n ont fondu? Pourquoi des gobelets en plastique se sont-ils brisés? 35