Synthétiser et identifier les matières plastiques recyclables

Légende de la leçon

Vert : définition

I. Les matières plastiques

1) Définition et constitution

Le terme « matière plastique », ou « plastique », signifie initialement « facile à façonner ».

Les matières plastiques sont des composés organiques de synthèse dérivés principalement du pétrole. Elles sont composées essentiellement des éléments carbone (C) et hydrogène (H), et peuvent contenir aussi d’autres types d’atomes (Cl, N, F, S, etc.).

Différentes substances (charges, plastifiants, additifs), dont la proportion en masse peut être importante, sont incorporées lors de la fabrication afin d’améliorer les caractéristiques du plastique, comme la flexibilité ou la résistance.

2) Les logos

3) Les tests d’identification

Il existe 2 catégories de plastiques :

• les thermoplastiques, qui se déforment et sont façonnables sous l’effet de la chaleur. Ils gardent cette forme en refroidissant. Ce phénomène est réversible, ce qui permet leur recyclage ;
• les thermodurcissables, qui prennent leur forme définitive après la réaction chimique (polymérisation) accompagnant leur transformation. Ce processus est irréversible, ce qui empêche le recyclage.

Le schéma suivant indique les différents tests permettant l’identification des plastiques :

Quelques précisions sur les tests :

• le test de Beilstein est un test chimique utilisé pour mettre en évidence la présence de chlore dans un plastique. On porte un fil de cuivre à l’incandescence, on le met en contact avec l’échantillon, puis on le réintroduit dans la flamme. Si celle-ci prend une couleur verte, alors le test est positif ;
• pour le test du solvant, on peut utiliser par exemple de l’acétone ;
• pour effectuer le test du pH, on place l’échantillon dans un tube à essais et on place un morceau de papier pH humidifié à l’ouverture du tube. On chauffe le tube jusqu’à obtention d’un dégagement gazeux et on détermine le pH des vapeurs obtenues.

Attention

Certaines manipulations peuvent être dangereuses :

Des précautions sont donc à prendre :

II. Les polymères

1) Définitions

Les matières plastiques sont constituées de polymères, c’est-à-dire de macromolécules.

Définition

Une macromolécule est une très longue chaîne d’atomes. Par exemple, le polyéthylène peut contenir en moyenne 50 000 atomes.

Un polymère est issu d’une polymérisation, une réaction chimique au cours de laquelle n molécules d’un monomère s’additionnent en chaîne pour donner le polymère.

Les polymères peuvent donc être définis comme la répétition d’un motif correspondant au monomère.

Le tableau suivant donne quelques exemples de monomères et de polymères.

2) La synthèse

a) Un polymère : le nylon

Le nylon est produit par réaction entre :

• l’hexane-1,6-diamine (C₆H₁₆N₂), de formule H₂N–(CH₂)₆– NH₂ ;
• l’acide hexanedioïque (C₆H₁₀O₄), de formule HOOC–(CH₂)₄– COOH.

Le polymère qui en résulte a pour formule :

OH−(CO−(CH2)₄−CO−NH−(CH2)₆−NH)_n−H.

b) Une matière plastique biodégradable

Une matière plastique biodégradable est conçue pour se dégrader en quelques semaines sous l’action de micro-organismes (bactéries, champignons), en ne produisant que des espèces sans danger pour l’environnement.