IDENTIFICACIN DE PLSTICOS.En los siglos anteriores a la Era del plstico en que vivimos, los materiales que el hombre empleaba para satisfacer sus necesidades no eran muchos; piedra, madera o metales; en la actualidad, el mundo cuenta con ms de 1500 diferentes tipos de plstico y con 500 mezclas y aleaciones, conformando un universo muy extenso de posibilidades. La identificacin de un plstico puede llegar a ser bastante complejo considerando ste vasto espectro de posibilidades.De acuerdo con el principio que emplean, existen tres tipos de mtodos para identificar los plsticos: Qumicos. Instrumentales. Empricos.Los mtodos qumicos se basan en mediciones gravimtricas y volumtricas que proporcionan informacin cualitativa y cuantitativa referente a la presencia o ausencia de cada uno de los componentes de una muestra.Para una identificacin exacta, es importante que el material sea un producto puro y no contenga aditivos como plastificantes, cargas o pigmentos, debido a que estas sustancias pueden actuar como impurezas y modificar los resultados finales.Por esta razn el material debe der ser purificado antes de realizar cualquier tipo de anlisis.1.1.1 Ensayos preliminares.a) Solubilidad de los plsticos.Un mtodo para identificar un plstico se basa en la solubilidad de los materiales. De acuerdo con sus cualidades de solubilidad una muestra puede ser clasificada dentro de un grupo de polmeros dentro de los cuales sea ms fcil su identificacin. Naturalmente son necesarios ensayos posteriores, principalmente la determinacin de elementos, para una completa identificacinLa determinacin de la solubilidad se determina agregando 100 mg de muestra finamente pulverizada a un tubo de ensaye y se mezcla con el disolvente a examinar. Se agita continuamente la mezcla y se observa durante varias horas para notar el cambio en la muestra.En algunos casos el material se hincha y posteriormente se disuelve lentamente, pero en ocasiones no es fcil la observacin, por lo tanto el disolvente se transfiere a un vidrio de reloj y se deja evaporar para observar si existe algn residuo o no, en caso de que si exista algn residuo se concluye que si existi disolucin de la muestra.b) Propiedades e ndices caractersticos.En este caso se refiere a la determinacin de propiedades e ndices de cada plstico, encontrndose dentro de os ms importantes los siguientes:Propiedades Exteriores.Las propiedades exteriores se refieren a< las cualidades de apariencia fsica y propiedades mecnicas, que forman parte del mtodo emprico de identificacin y que son las que diferencian a la mayora de los plsticos.Densidad.Mediante el mtodo emprico puede determinarse el rango de densidad de una muestra plstica. Sin embargo, existen mtodos para definir con exactitud la densidad para la caracterizacin de dicha muestra y as proporcionar una informacin ms completa. stos mtodos se llevan a cabo a partir de la determinacin de la masa de material y el volumen de lquido desplazado. Tambin existen mtodos de flotacin.Punto de Fusin.Esta propiedad define a la temperatura a la cual cambia un material del estado slido al lquido, esto ocurre nicamente con los materiales termoplsticos. La medicin del punto de fusin se utiliza para la caracterizacin de un polmero. Es muy til en familias de materiales en donde su comportamiento a la flama es idntico, as como sus caractersticas de apariencia fsica.c) Comportamiento al Calor.Esta prueba consiste en definir su tipo de plstico, de acuerdo al tipo de reaccin que provocan los vapores que se desprenden de la muestra al someterla al calor de una flama. De acurdo con esta reaccin los vapores pueden ser de tres tipos: Neutros. cidos. Bsicos.El mtodo consiste en colocar unos miligramos o pellets de material en un tubo de combustin y calentar lentamente el tubo en una flama pequea.En la boca del tubo se coloca una tira de papel indicador de pH: Tipo universal con escala de 0 a 10. Papel tornasol. Papel rojo congo.La direccin del calentamiento se efecta desde la boca del tubo hacia la muestra y se observa el comportamiento del material as como la reaccin de los vapores con el papel indicador.Una reaccin fuertemente cida indicar en el papel universal un pH de 1 a 2 y en el papel rojo congo un color azul, permaneciendo en el papel tornasol el mismo color rojo. Es por ellos que este ltimo no diferencia entre u a reaccin dbilmente cida y una fuertemente cida.Finalmente una reaccin lcalina indicar en el papel universal un valor de pH de 8 a 10 y en el papel tornasol un color azul.1.1.2 Determinacin cualitativa de los elementos.El conocimiento de los elementos presentes en un material de plstico es el primer paso para su identificacin.Existen diferentes mtodos para identificar la presencia de los elementos que constituyen los plsticos tales como el carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, floro, flor, fsforo y silicio.Para el anlisis cualitativo de plsticos se puede acudir a diferentes mtodos de acuerdo al tipo de material que se desee identificar. Entre ellos se encuentran mtodos volumtricos, que miden diferencias de volumen en procesos de titulacin y los mtodos gravimtricos.El proceso de titulacin consiste en agregar poco a poco una solucin de concentracin conocida a la solucin problema, que tambin se separa a una concentracin conocida, para provocar un cambio visible en la muestra. Este cambio de coloracin o de pH es registrado en un equipo.El mtodo gravimtrico consiste en medir la masa de generalmente algn precipitado, que se produce al realizarse una reaccin en la solucin problema, o cuando la muestra es sometida a algn secado.a) Oxgeno.El procedimiento de esta determinacin es la siguiente:1, Preparar una solucin con 5 g de tiocianato de potasio y 4 g de cloruro frrico hexahidratado, los cuales se disuelven previamente cada uno de ellos en 20 ml de agua.2. Combinar la solucin con ter y se extrae.3. Preparar una solucin saturada con la muestra problema y cloroformo.4. Agregar a un tubo de ignicin parte de la solucin etrea de tiocianato de potasio y cloruro frrico y dejar caer en ella una gota de la solucin saturada de muestra problema.5. Observar si la gota cambia a un color rojo oscuro, indicando que la muestra problema contiene oxgeno.b) Nitrgeno.El procedimiento de esta determinacin es el siguiente:1. Agregar a 19 ml de muestra problema en un tubo de ignicin y agregar 20 mg de sodio slido.2. Calentar lenta y cuidadosamente estos dos componentes hasta antes de llegar a la fusin del sodio.3. Agregar un poco ms de muestra y calentar el tubo al rojo vivo.4. Vaciar lentamente (gota a gota) esta solucin en un vaso con 20 ml de agua.5. Calentar la solucin hasta su punto de ebullicin y dejar hervir por un tiempo corto, posteriormente filtrar.6. Agregar el filtrado (1-2 ml) dos gotas de solucin diluida de hidrxido de sodio y sulfato ferroso.7. Hervir por un minuto esta solucin, enfriar u agregar una gota de solucin de cloruro frrico.8. Agregar suficiente HCl para disolver el NaOH.9. La aparicin de un precipitado azul indica la presencia de nitrgeno.c)Halgenos.El procedimiento de esta determinacin es el siguiente:1. Agregar 10 ml de muestra problema en un tubo de ignicin y agregar 20 mg de sodio slido.2. Calentar lenta y cuidadosamente estos dos componentes hasta antes de llegar a la fusin del sodio.3. Agregar un poco ms de muestra y calentar el tubo al rojo vivo.4. Vaciar lentamente esta solucin en un vaso con 20 ml de agua.5. Calentar la solucin hasta su punto de ebullicin y dejar hervir por un tiempo corto, posteriormente filtrar.6. Acidificar el filtrado (1-2 ml) con cido ntrico diluido.7. Hervir hasta la emanacin de humos para eliminar HS y HCN.8. Agregar cinco gotas de nitrato de plata.9. De acuerdo con el color de precipitado formado se identifica el tipo de halgeno presente.d)Flor.1. Agregar 10 ml de muestra problema en un tubo de ignicin y agregar 20 mg de sodio slido.2. Calentar lenta y cuidadosamente estos dos componentes hasta antes de llegar a la fusin del sodio.3. Agregar un poco ms de muestra y calentar el tubo al rojo vivo.4. Vaciar lentamente esta solucin en un vaso con 20 ml de agua.5. Calentar la solucin hasta su punto de ebullicin y dejar hervir por un tiempo corto, posteriormente filtrar. 6. Acidificar el filtrado con cido actico.7. Hervir y enfriar.8. Colocar de una a dos gotas de la solucin en papel filtro.9. El papel filtro se prepara con 3 ml de solucin de etanol a 1% y 2 ml de solucin al 0.4% de cloruro o nitrato de zirconio.10. Humudecer el papel con una gota de cido actico al 50%.11. Si en el papel rojo aparece una coloracin amarilla indica la presencia de flor.Estas pruebas solo indican la presencia de dterminados elementos pero no la cantidad presente de ellos, por esta razn para identificar completamente el material y conocer su composicin se deben realizar otro tipo de pruebas que confirmen la identificacin y la cantidad de los elementos que detectan.1.1.3 Ensayos Especficos.Una vez que se ha determinado el grupo cualitativo al que pertenece la muestra, se procede a efectuar ciertas reacciones especficas.a) Reaccin de color con P-Dimetil Aminobenzaldehdo.El procedimiento de esta determinacin es el siguiente:1. Calentar 0.1 a 0.2 g de la muestra en un tubo de ensaye hasta su desintegracin (pirolizacin).2. Colectar los vapores en un tapn de algodn o fibra de vidrio.3. Dejar caer sobre el algodn algunas gotas de solucin P-Dimetil Aminobenzaldehido al 14% en metanol con una gota de cido clorhdrico.4. Si el algodn toma un color azul intenso, entonces indica la presencia de policarbonato.5. En cambio si seforma un anillo de color rojo, se trata la muestra de algn tipo de Poliamida. Para definir de que tipo de Poliamida se trata, se debern realizar otras pruebas, como el punto de fusin.b) Prueba de Formaldehido.El procedimiento de esta determinacin es la siguiente:1. Colocar 1g de la muestra de plstico en un tubo de ensaye.2. Adicionar 2 ml de cido sulfrico concentrado y 0.5 g de cristales de cido cromatrpico.3. Calentar el tubo durante 10 min de 60 a 70oC.4. Observe el tubo y si aparece un color violeta intenso, indicar la presencia de formaldehido proveniente del Acetal (POM).5. En cambio, si es un color rojo se deber a la presencia del formaldehido del acetato de celulosa (CA) o acetato de polivinilo.c)Prueba de Gibbs Indofenol.1. Colocar 0.5 g de la muestra en un tubo de ensaye y cubrirlo con un papel filtro preparado.2. Preparar previamente el papel filtro humedecindolo con un solucin saturada de 2.6 dibromo quinona, 4 clorimida con ter.3. Calentar la muestra para que desprenda vapores por 1 min.4. Colocar el papel filtro sobre un recipiente que contenga amoniaco para que reciba los vapores y humedecerlo con 2 gotas de amoniaco diluido.Cuando se forma un color azul sobre el papel filtro, indica la presencia de fenol, o sus derivados como cresol, xilenol o xilol.Esta reaccin tambin es til para la determinacin de poliestireno (PS), cuando antes de calentar la muestra se le agregan 4 gotas de cido ntrico y siguiendo la metodologa indicada. La presencia del color azul en el papel filtro, en este caso, indicar la presencia del poliestireno.d)Reaccin de color con piridina.El procedimiento de esta determinacin es el siguiente:1. Con el fin de evitar interferencia durante la prueba, es necesario remover el plastificante utilizado para impartir flexibilidad a los compuestos de PVC. Para realizar esto, pesar 5g de muestra y disolverla en tetrahidroturano.2. Filtrar la solucin obtenida y desechar las impurezas. Despus pasar la solucin en un embudo de separacin y adicionar 50 ml de ter. Agitar y dejar reposar por 5 min para separar la solucin y el ter.3. Adicionar metanol a la solucin para precipitar la muestra de plstico ya libre de plastificante. Secar a una temperatura de 75oC.4. Tomar un milmetro de piridina y adicionar a la muestra. Permitir que repose 5 min y despus agregar 3 gotas de solucin de hidrxido de sodio al 5% en metanol.5. Observar el color formado y anotarlo inmediatamente. Despus de 5 minutos, volver a revisar el color y anotarlo nuevamente.6. Con el fin de realizar una prueba totalmente segura, se recomienda preparar otras dos muestras de la siguiente manera. Tomar 0.5 g de muestra libre de plastificante y adicionar un milmetro de piridina. Despus de mantener esta mezcla en ebullcin durante un minuto.7. Dividir la solucin en dos partes. A la primera Procin todava caliente, agregar dos gotas de solucin de hidrxido de soio al 5% en metanol. Observar el color formado inmediatamente y anotarlo. Espere 5 minutos y anote nuevamente el color formado.8. A la segunda porcin enfriarla y adicionar dos gotas de solucin de hidrxido de sodio al 5% en metanol. Nuevamente observar el color formado inmediatamente y anotarlo, y despus de 5 minutos observar nuevamente el color formado y anotarlo.e)Reaccin de Liberman Storch Morawski.El procedimiento de esta determinacin es el siguiente:1. Disolver 0.5 g de muestra desconocida con 2 ml de anhdrido actico caliente.2. Enfriar la solucin obtenida y adicionar 3 gotas de cido sulfrico diluido al 50% con agua.3. Observar el color de la reaccin al momento de adicionar las gotas de cido sulfrico.4. Dejar que la reaccin termine. Esperar 10 minutos observar nuevamente el color y anotarlo.5. Despus de estos 10 minutos calentar la solucin en bao mara a 100oC. Observar el color desarrollado y anotarlo.6. Cada color corresponde a un plstico en especial.Nota: Los plsticos que no estn presentes, no tienen reaccin qumica con las sustancias empleadas.

MTODOS INSTRUMENTALES.La identificacin de plsticos cada da requiere de mayor rapidez y exactitud, esto ha hecho lentos los mtodos qumicos y necesaria la bsqueda de mtodos que aporten mayor informacin y con mayor rapidez.1.2.1 Mtodos espectroscpicos.Uno de los mtodos de mayor uso y disponibilidad con el que se cuenta para la identificacin de los plsticos es la espectofotometra o espectroscopia, la cual se apoya en sistemas de cmputo, los cuales poseen activados en paquetes especializados la mayora de los espectros correspondientes a plsticos.La espectofotometra se ocupa del estudio de los espectros, que son la representacin de diferentes tipos de radiaciones. Debido a que la radiacin electromagntica es muy amplia, sus diferentes regiones ocupan sus propias unidades con el fin de presentar un espectro fcil de leer. A continuacin se mencionan las unidades de algunas regiones.a) Espectroscopa Infrarroja.Principio de operacin.La espectroscopia infrarroja, es uno de los mtodos instrumentales de mayor uso para el anlisis de plsticos por su amplio rango de registro de absorcin de energa.Los resultados del anlisis deben de interpretarse a partir de la lectura del espectro, el cul presentar una serie de picos en diferentes rangos de absorcin. La localizacin de cada uno de ellos determina los diferentes enlaces qumicos presentes en la muestra y por lo tanto, tambin se podr definir una estructura tentativa del material. Posteriormente, con la ayuda de patrones de comparacin logra identificar el material. Todo esto puede hacerlo directamente el anlisis, aunque actualmente, tambin se cuenta con sistemas de cmputo para la interpretacin de espectros en forma ms rpida y con menos error.Aplicaciones. La ventaja de este mtodo es que puede emplearse para la identificacin cualitativa y cuantitativa de los materiales, segn se requiera. La absorcin de luz por una molcula es nica, por lo que cada espectro que esta aporta tambin es nico, presentando la ventaja de que solamente con la comparacin con otros espectros previamente identificados es posible identificar plenamente muestras problema. Tambin por este mtodo se puede identificar grupos funcionales, que por mtodos convencionales de laboratorio no son posibles de identificar. Principalmente analiza molculas de pares de tomos, cuyos espectros se obtuvieron previamente en condiciones ideales.La ventaja de este mtodo es que el espectro de las molculas no vara aunque se encuentren contenidas en diferentes materiales.b) Espectroscopia ultravioleta y visible (UV).Principio de Operacin.La espectroscopia ultravioleta y visible se considera un mtodo cuantitativo y se recomienda utilizar despus de efectuar un mtodo cualitativo como el infrarrojo.Al igual que la espectroscopia infrarroja, este mtodo no separa componentes, as que si dentro de la muestra existen dos o ms componentes, todas absorbern energa y continuarn en el espectro final, por lo que se recomienda una separacin previa para evitar interferencias.Los espectros ultravioleta son mucho ms simples que los infrarrojos. Debido a que presentan muy pocas bandas de absorcin y por lo tanto sus espectros son ms fciles de interpretar.Aplicaciones.En el anlisis de plsticos, este mtodo es utilizado principalmente en control de calidad para determinaciones cuantitativas de antioxidantes, absorbedores, estabilizadores, y en general aditivos, debido a que los polmeros absorben menos energa que estas sustancias y no son detectados con este aparato. Tambin la espectroscopia visible se utiliza para identificar tintas y pigmentos.Algunos mtodos como la absorcin atmica y la fotometra a la flama tienden a sustituir la espectroscopia visible, sin embargo, esta ltima se sigue empleando ampliamente.c) Espectroscopia de Resonancia Magntica Nuclear.Principio de Operacin.La espectroscopia de resonancia magntica nuclear (NMR) es diferente a los mtodos espectroscpicos antes descritos. Se basa en la deteccin de los cambios de energa del ncleo atmico de determinados elementos cuando se someten a un fuerte cambio magntico.El mtodo consiste en dirigir una seal de radiofrecuencia al ncleo del elemento que a su vez se encontrar en medio de un fuerte campo magntico. Este campo provoca que el ncleo gire sobre su propio eje generando la energa y cuando la seal de radiofrecuencia se iguala, ocurre la resonancia. Esta energa se detecta a partir del espectro que aporta la NMR.La fuerza del campo que el ncleo absorba depender de la naturaleza qumica de la muestra ensayada. Por lo tanto, mediante NMR se puede determinar la estructura qumica de una molcula para su identificacin.Con este mtodo pueden detectarse ciertos enlaces que con infrarrojo (IR) no son posibles. Aunque estos dos mtodos no son competitivos entre s, si son complementarios.Aplicaciones.La cantidad de muestra necesaria para realizar este mtodo es tan pequea, que se recomienda emplearlo en caso de desarrollo de productos donde se cuenta con muestras muy pequeas y se requiere conocer el origen del compuesto desarrollado.Este anlisis puede durar hasta das, porque la muestra debe de alcanzar un acoplamiento completo spin-spin en su estructura molecular.Su precisin es mayor que las espectrocopas infrarroja (IR) y ultravioleta (UV), debido a que el equipo empleado es ms sofisticado y las mediciones no se realizan sobre molculas o uniones de elementos sino istopos de elementos; partculas muy pequeas y con caractersticas especiales.d) Espectroscopia de Masas.Principio de Operacin.La espectroscopia de masas determina iones desprendidos de una muestra y sus pesos moleculares, de tal forma que analizados los iones desprendidos se concluye la identificacin del material.Por este mtodo la muestra se somete al bombardeo de electrones, lo que provoca que la molcula se fragmente o se convierta en iones.El mtodo opera al alto vaco y se requiere que la especie formada sea voltil para que facilite el bombardeo y los fragmentos de la muestra desprendidos se volatilicen, logrando as que se conviertan en iones para su deteccin por medio de un haz de luz.Aplicaciones.Como se requiere que la muestra sea voltil, solo se limita a polmeros de bajo peso molecular, aditivos y productos degradables.ste mtodo es comnmente utilizado en combinacin con la cromatografa de gases para la identificacin y separacin de componentes, debido a que la cromatografa separa los componentes de una muestra y la espectroscopia de masas identifica el peso molecular de los mismos, llegando a un resultado complejo.1.2.2 Mtodos Trmicos.Cuando se requiere un comportamiento exacto del comportamiento de los plsticos por efecto de la aplicacin de calor, se realizan mtodos trmicos donde se registran los cambios que sufren los plsticos al variar la temperatura de los mismos. Las pruebas se realizan en equipos diseados para incrementar o disminuir la temperatura de la muestra de una forma controlada, a fin de permitir un registro adecuado de datos.Con estas tcnicas se pueden conocer los calores de fusin, vaporizacin, cristalizacin, reaccin y transicin al estado slido, entre otros valores especficos para cada tipo de plstico.Los mtodos ms conocidos son los que revisarn a continuacin:a) Anlisis trmico diferencial (ATD).Principio de Operacin.En este mtodo se registra la diferencia de temperatura entre el espcimen de prueba y la resina de referencia como funcin del tiempo o de la temperatura seleccionada. Los dos materiales estn sujetos a las mismas condiciones de temperatura, lo cual produce un ambiente controlado de variacin de energa.La muestra problema de una resina y una muestra de referencia se colocan en celdas independientes dentro de la cavidad de un bloque de transferencia de calor. A cada muestra se le acopla un termopar para registrar los cambios de temperatura a partir de estos valores, se determinan las diferencias entre ellas; estos datos se grafican con respecto al tiempo o a la temperatura previamente seleccionada en el equipo.La muestra de referencia no debe sufrir fenmenos de transicin conforme se lleva a cabo la experimentacin porque tiene como propsito comparar las mediciones de temperatura de la muestra problema, adems de minimizar las prdidas trmicas debidas a la naturaleza del equipo.Las diferencias de temperatura dependen de las propiedades trmicas del equipo, celdas y de la conductividad trmica de la muestra problema que vara de acuerdo a la entalpa asociada a sus transiciones.Aplicaciones.Las aplicaciones de este tipo de anlisis se enfocan en la determinacin de los valores de las propiedades de las resinas y son las siguientes:Calor de fusin: Ayuda a determinar el grado de cristalinidad o isotacticidad de los polmeros, debido a que esta energa es la necesaria para transformar un polmero de cristalino a amorfo y esta cualidad u ordenamiento en el caso especfico de los polipropilenos es lo que indica su grado de isotacticidad.Punto de fusin: Cada polmero presenta un punto de fusin especifico y determinado, si este punto de fusin en un termograma se presenta modificado es un indicativo de su prdida de peso molecular y por lo tanto de su vida trmica. Esto se traduce en un polmero que se ha utilizado previamente y ha perdido parcialmente sus propiedades, detectndose de esta forma materiales reciclados.Temperatura de Transicin Vitrea: As como el punto de fusin, cada polmero presenta una temperatura de transicin vtrea diferente y cuando un termograma presenta varios valles de diferentes temperaturas de transicin vtrea, esto indica que existen mezclas fsicas de diferentes polmeros. Por lo tanto, esta tcnica identifica y cuantifica mezclas de polmeros con gran facilidad.b) Anlisis Termogravimtrico.Principio de Operacin.En esta tcnica se registra el cambio de peso de un espcimen de prueba por efecto de su enfriamiento o calentamiento, mediante rangos controlados de energa como funcin del tiempo o de la temperatura preestablecida. El ATG es un mtodo dinmico que mide los cambios de peso del espcimen de prueba como funcin de la temperatura (T), a partir de incrementos constantes, y tambin como funcin del tiempo (t) a temperatura constante; sta ltima funcin se considera como un ATG esttico isotrmico (CPIT).La masa de la resina se registra continuamente conforme se realizan los incrementos constantes de temperatura del sistema.El diseo de los equipos debe ser idneo debido a que tiene que cumplir con las caractersticas siguientes: Medir cambios de peso pequeos. Evitar la presencia de fuerzas convectivas debidas al ambiente que se genera. Evitar que los cambios de densidad en el ambiente que rodea al sistema afecten la medicin del peso. Eliminar la posibilidad de que los voltiles condensen en el sistema de pesaje.Aplicaciones.El anlisis termogravimtrico permite determinar: Identificacin de plsticos. Humedad. Materia voltil. Degradacin de resina. Oxidacin. Estabilidad trmica. Cintica de las reacciones. Composicin. Reacciones del estado slido.c)Anlisis termo mecnico.Principio de Operacin.El comportamiento mecnico de los plsticos depende en gran medida de la temperatura de stos, pues a medida que el calor aumenta, la progresiva suavizacin de los termoplsticos y el inicio de la degradacin de los polmeros definen la resistencia a la tensin, a la flexin as como la resistencia a ser penetrados por un objeto o al corte. Este tipo de comportamiento es el principio para el anlisis termo mecnico, que tiene como inters principal las medidas del punto de suavizacin y los procesos de deformacin o al esfuerzo calorimtrico. En el anlisis termo mecnico, un pistn de masa y geometra normalizados penetra la superficie de una muestra o probeta con caras paralelas. La muestra se coloca en una camisa trmica, que modifica la temperatura de la probeta segn un programa especificado, que usualmente es de calentamiento constante lineal.Aplicaciones.Bsicamente la identificacin realizada por este medio es una interpretacin sobre la estabilidad termomecnica de la muestra, donde intervienen la resistencia a la tensin constante en funcin de la temperatura.1.2.3 Mtodos Cromatogrficos.La cromatografa es una tcnica de anlisis experimental que sirve para determinar cualitativa y cuantitativamente los componentes de la mezcla problema, cuando sta se transforma en gas o se disuelve en un solvente.El estudio de las diferentes tcnicas cromatogrficas se basa en el principio de que una sustancia se distribuye en dos fases, de las cuales una de ellas es estacionaria y la otra es mvil, sta se filtra a travs de la fase estacionaria junto con los componentes de la sustancia problema.En un sistema en el que se tiene una fase estacionaria, una mvil y una mezcla de dos o ms compuestos que se quieren cualitativa y/o cuantitativamente, se aprovechan las caractersticas de afinidad de las especies qumicas de la sustancia problema con las fases involucradas. La mezcla se hace pasar a travs del sistema para que acte con la fase mvil y la fase estacionaria, de tal manera que a medida que avanzan, la mezcla y el disolvente (fase mvil) los componentes de aquella ocupan diferentes posiciones dentro del mismo sistema debido a su diferente comportamiento frente a que si la fase estacionaria es polar o no polar, y en qu grado lo es.La separacin de las sustancias se basa en los diferentes grados de solubuilidad entre los solutos de la fase mvil con la fase estacionaria.Un cromatograma se puede definir como la representacin grfica del fenmeno de separacin de diferentes compuestos de una muestra problema, que se vale de sus afinidades distintas hacia las fases mviles y estacionaria de un sistema.a) Cromatografa de Gases.Principio de Operacin.Para separar una mezcla de dos sustancias qumicas liquidas mezcladas por medio de la operacin unitaria destilacin, es imposible en los casos en que sus puntos de ebullicin sean casi iguales, por esta razn el empleo de la cromatografa gas-lquido es la solucin por que aprovecha sus diferentes grados de solubilidad de las sustancias en la fase mvil y estacionaria para separarlas perfectamente. El inconveniente es que las cantidades recolectadas son muy pequeas.Los elementos que intervienen en el fenmeno de separacin son: Columna tubular o capilar. Gas transportador, que es la fase mvil. Fase estacionaria liquida. Muestra problema.Se emplea una columna capilar en cuyas paredes internas se encuentra absorbida la fase estacionaria en estado lquido; por el interior se hace pasar una corriente de gas inerte a baja presin, la cual arrastra a una muestra problema cuando se inyecta antes de entrar a la columna; el tamao de la muestra es del orden de los microlitros. La eficiencia de una columna cromatogrfica se define como su capacidad para separar los compuestos de la muestra problema.Bsicamente se identifican los componentes de una muestra comparando cromatogramas de compuestos o muestras conocidas contra el de la muestra problema, y con el cromatograma de sta, se determinan los porcentajes y cantidades de cada compuesto.Anlisis cualitativo: Para efectuar la interpretacin del cromatograma es necesario tener otros de referencia para compararlos con el obtenido; como condicin es que todos deben de correrse bajo las mismas condiciones de operacin, es decir, flujos idnticos de gas transportador y temperaturas iguales.Anlisis cuantitativo: Los mtodos de cuantificacin se basan en la compracin de cromatogramas patrn con respecto a la altura de los picos y su rea. Utilizando el cromatograma problema anterior, la cuantificacin del compuesto A se puede efectuar de las maneras siguientes:1. Altura de picos: Se traza una lnea horizontal que una la lnea base da cada lado de un pico y luego una perpendicular para unir el pico; luego se mide la distancia y se registra para construs una grfica de altura contra concentracin de varios cromatogramas patrn. Finalmente la altura del pico problema se interpola grficamente y as se obtiene la concentracin. Si se desean conocer porcentajes simplemente basta la medicin de los picos del cromatograma problema.2. rea de pico: En este caso, el proceso de comparacin es similar, pero lo que se mide no es la altura de pico, sino su rea.3. Patrn interno: En este caso, la muestra problema y los patrones llevan una cantidad igual de un compuesto estndar, el cual aparece en todos los cromatogramas; la relacin de picos del soluto entre el estndar proporciona el factor del clculo para determinar la concentracin de los compuestos de la muestra problema. Es ms preciso esta determinacin porque se eliminan las incertidumbres debidas a la inyeccin de la muestra.4. Normalizacin de rea: Se emplea para conocer concentraciones de los compuestos de la muestra problema. Se miden las alturas de los picos, se suman las reas y luego se determina el procentaje.

Aplicaciones.Algunos ejemplos de las aplicaciones de la cromatografa de gases aplicada a polmeros se mencionan a continuacin: Anlisis de productos de productos formados por el ataque de sustancias qumicas. Anlisis de la depolimerizacin. Determinacin de acrilonitrilo libre. Determinacin del monmero de estireno. Determinacin de solventes. Determinacin de alcoholes productos de reacciones de hidrlisis. Determinacin de agua en los plsticos. Anlisis de fenol. Anlisis de formaldehido.b) Cromatografa en Lquidos.En la cromatografa lquida se consideran los tipos en que la fase mvil es un liquido y la estacionaria, un slido o un lquido soportando sobre un slido.Cromatografa de Particin, liquido-liquido (CLL).Principio de Operacin.Se realiza en un tubo de vidrio empacado con un soporte slido de 150 a 200 micrmetros, recubierto con un compuesto lquido. Tambin se le conoce como cromatografa lquida de alto rendimiento.Cromatografa por adsorcin, lquido-slido (CLS).Este tipo de cromatografa tiene las siguientes caractersticas: La fase mvil es un lquido. La fase estacionaria es un slido. Se emplea una columna tubular. Empaque de la columna. Gel de slice. Almina. Magnesia. Carbonato de calcio. Gran variedad de disolventes.Caracterstica diferencial.Los componentes de la muestra problema se absorben en la superficie de la fase estacionaria, que es un slido, y se establece un equilibrio con la cantidad que se disuelve en la fase mvil, al pasar a travs de la columna se realiza la separacin.c)Cromatografa de permeacin de Gel.Es muy empleada en la identificacin de polmeros y consta de las caractersticas siguientes: La fase mvil es un lquido. La fase estacionaria es un lquido soportado sobre un gel de estructura tridimensional porosa. La columna es tubular.d)Cromatografa en Capa Fina.Las caractersticas propias de esta tcnica son las siguientes: La fase mvil es un lquido. La fase slida es un slido, slica gel. Se usa una placa de vidrio que soporta una fina capa de slica gel.Caracterstica diferencial.Similar a la cromatografa en papel, pero en este caso la fase estacionaria es un slido sobre el cual se absorben los componentes de la muestra en el proceso de separacin.

MTODO EMPRICO.Al analizar el comportamiento de una muestra de plstico desconocida, observando sus propiedades fsicas como transparencia, flexibilidad, densidad y solubilidad, es posible obtener informacin valiosa que nos oriente hacia su identificacin. Aunado a lo anterior, con el comportamiento a la flama y detectando su combustibilidad, la duracin y el color de la flama, la alteracin de la muestra, el color de los humos y el olor de los vapores desprendidos, se logran deducir conclusiones importantes que definen el tipo de plstico a identificar.El conjunto de estas pruebas integra un mtodo emprico, el cual, debidamente organizado constituye una valiosa herramienta para la identificacin de una muestra de plstico.La metodologa para la identificacin de plsticos se divide en tres tipos de pruebas:1.3.1 Apariencia Fsica.Las pruebas de apariencia fsica son las primeras que se deben llevar a cabo cuando se va a identificar una muestra desconocida. En realidad, este tipo de pruebas siempre se realizan desde el momento en que la muestra de material se tiene en las manos, a veces hasta de manera inconsciente, pero cuando se lleva una metodologa, sta es la base para una buena identificacin.Las propiedades que se determinan en esta etapa quedan divididas en:a) Propiedades Mecnicas.Las propiedades mecnicas consisten en determinar el grado de resistencia que presenta la muestra de plstico al doblarse:Plsticos Rgidos.Un plstico rgido es aquel que al intentar doblarlo se rompe. Dentro de este grupo se clasifican algunos plsticos termofijos, excepto el silicn y el poliuretano flexible.Plsticos Semi-rgidos.Los plsticos semi-rgidos presentan oposicin al doblarse e incluso algunos pueden llegar a romperse. Este grupo abarca a los plsticos que presentan buenas propiedades mecnicas como resistencia a la tensin, dureza y tenacidad.Plsticos Flexibles.Los plsticos flexibles no presentan ninguna oposicin a ser doblados, e incluso es posible torcerlos sin que muestren ruptura. La mayora de los plsticos flexibles tienden a recuperar su forma original debido a su memoria plstica.b) Propiedades pticas.Las propiedades pticas determinan el grado de luz que puede dejar pasar un cuerpo a travs de l. Existen instrumentos especiales que cuantifican exactamente estas propiedades, sin embargo, para fines del mtodo emprico, los plsticos se clasifican por sus propiedades pticas determinadas por el ojo humano en:Plsticos Transparentes.Los plsticos transparentes son materiales que permiten ver los objetos a travs de ellos. Presentan una estructura qumica amorfa lo cual significa que no tienen un arreglo qumico molecular y esto a su vez les imparte propiedades de rigidez. Tienen puntos de fusin moderados y presentan bajas contracciones de moldeo durante su procesamiento. A excepcin del policarbonato, los dems plsticos transparentes no presentan muy buenas propiedades mecnicas y todos ellos tienen una resistencia qumica regular, es por ello que suelen formularse con aditivos para mejorar sus propiedades. Cuando se utilizan cargas o algunos pigmentos la transparencia se ve afectada al grado que los plsticos transparentes se convierten en translcidos e incluso opacos. Plsticos Translcidos.Los plsticos translcidos permiten el paso de una pequea cantidad de luz, lo que permite que se aprecien solamente sombras cuando se observa a travs de ellos.Los plsticos translcidos presentan una estructura molecular parcialmente cristalina, esto significa que sus cadenas moleculares se encuentran arregladas de tal forma, que obstruyen en cierto grado el paso de luz.Este ordenamiento molecular imparte buenas propiedades de resistencia qumica, trmica y mecnica, adems, stas se incrementan a medida que la cristalinidad aumenta.Plsticos Opacos.Los plsticos opacos se distinguen fcilmente ya que no es posible apreciar la luz a travs de ellos y mucho menos algn objeto. Suelen ser materiales de estructura molecular cristalina.Son opacos porque presentan una distribucin de fases muy heterognea. A medida que se logran distribuciones de partculas ms homogneas y stas resultan ser de tamaos ms pequeos entonces se tienen materiales translcidos y transparentes. En realidad no existe un plstico completamente opaco, generalmente la opacidad total se debe a los aditivos que contiene el material, principalmente cargas y pigmentos. Por ellos debe considerarse que cuando se tiene una muestra de plstico opaca seguramente ha sido formulada con dichos aditivos o los espesores son muy grandes.c) Densidad.La densidad de un cuerpo es la relacin que existe entre su peso y el volumen que ocupa, generalmente se expresa en g/cm3. Para el caso de los plsticos es conveniente distinguir entre la densidad propiamente dicha y la densidad aparente. La primera est basada en el volumen del material slido, homogneo y compacto y la densidad aparente se basa en el volumen de un compuesto en forma de polvo, grnulos o pellets a granel y es de gran importancia para conocer el volumen que ocupa un material en el momento de su almacenamiento.Flotan en el agua.Cuando la muestra flota en el agua significa que su densidad es menor 1g/cc. Tome usted la probeta de PEAD y colquela en el vaso con agua. Como se observa es un material que flota en el agua y por lo tanto su densidad es menor a 1g/cc.Flotan en solucin alcohlica.Cuando la muestra conocida flota en agua, se recomienda llevar a cabo una prueba ms para dividir el grupo y disminuir el nmero de alternativas.La prueba se lleva a cabo con la preparacin de una solucin al 50% alcohol etlico con agua, la cual tendr una densidad de 0.92 g/cm3. Se coloca la muestra en la solucin alcohlica y si flota: significa que su densidad es inferior a 0.93g/cc pero si no flota, la muestra tendr una densidad del rango de 0.93 a 1 g/cc.Flotan en solucin diluida de sal.Si la muestra no flota en agua, se procede a probar una solucin diluida de sal, la cual se prepara agregando 2 cucharadas cafeteras de sal al vaso de agua y si flota sta, entonces la muestra tendr una densidad entre el rango de 1 a 1.1 g/cc.Flotan en solucin concentrada de sal.Cuando la muestra problema no flota en la solucin diluida de sal, se procede a preparar otra solucin con 2oo ml de agua y 8 cucharadas cafeteras de sal, agitando hasta que se disuelva. Esta solucin se denomina solucin concentrada de sal.De esta manre se alcanza una densidad de aproximadamente 1.3g/cc., por lo tanto la muestra que flote en esta solucin, estar entre el rango de 1.1 a 1.2g/cc de densidad.No flotan en ninguna solucin.Si la muestra no flota en la solucin concentrada de sal, significa que su densidad ser mayor a 1.3g/cc.d) Comportamiento a la flama.Los plsticos son compuestos orgnicos bsicamente conformados de carbono e hidrgeno y algunas veces tambin contienen oxgeno y/o nitrgeno as como cloro. Todos ellos en menor y mayor medida son fcilmente combustibles. La combustin es un proceso qumico el cual tiene lugar cuando un material por medio de la accin calorfica reacciona con el oxgeno del aire para producir bixido de carbono, agua y energa. La combustin de los plsticos se inicia por calentamiento del plstico arriba de su punto de descomposicin a travs de una flama. Aunado al bixido de carbono y agua que se producen en el momento de la combustin y que estos ya no son comburentes, se forman gases combustibles como hidrocarburos, hidrgeno y monxido de carbono.La composicin de los diferentes plsticos, su estructura, la densidad y la geometra del producto terminado tienen influencia en la flamabilidad del plstico, as como la propagacin de la flama se debe a la cantidad de oxgeno presente y del tipo de vapores desprendidos. Cada plstico se comporta de manera particular cuando se somete a la flama, lo cual nos proporciona informacin importante acerca del tipo de plstico que se examine. Los ensayos requeridos en este punto y la clasificacin de un plstico de acuerdo con su comportamiento a la combustin.Combustibilidad.Esta prueba sirve para clasificar a los plsticos de acuerdo con la facilidad o dificultad que presenten para incendiarse cuando se someten a una flama de las caractersticas mencionadas. En esta primera etapa de la prueba se forman dos grupos que son:Plsticos fciles de incendiar:Los plsticos son fciles de incendiar cuando al someterse directamente a la flama tardan menos de 7 segundos en que sta se genere, algunos arden casi al contacto de la flama.Plsticos difciles de incendiar:Los materiales denominados como difciles de incendiar presentan cierta dificultad a ser incendiados, sin embargo, despus de 8 segundos se genera flama. Esta caracterstica se debe principalmente a que son plsticos que tienen una estructura qumica de enlaces muy fuertes, la cual requiere de ms energa para romperse y que inicie la combustin.Debido a que todos los plsticos son en mayor o en menor medida flamables, se han desarrollado aditivos que sirven para retardar dicha flamabilidad conocidos precisamente como retardantes a la flama. Cuando stos se encuentran en la formulacin del plstico a identificar se presentan interferencias durante el desarrollo de esta prueba, haciendo que los plsticos fciles de incendiar se vuelvan difcles de incendiar.Duracin de la flama.En esta etapa del mtodo, el plstico a identificar nuevamente se somete a la flama del encendedor.Sin importar que los plsticos sean fciles o difciles de incendiar, stos pueden tener la caracterstica de que la flama se propague o no, de tal manera que se forman dos grupos:Plsticos que continan ardiendo.Esta caracterstica se observa cuando una vez que se logra incendiar la muestra, sta se mantiene hasta que se apaga soplando sobre ella o presionndola sobre el cenicero. Son materiales que propagan la flama rpidamente.Plsticos que se autoextinguen.Los plsticos que se autoextinguen son los que se apagan instantes despus de retirar la flama del encendedor. Este fenmeno se presenta por la liberacin de ciertos gases durante la la combustin, que consumen oxgeno del aire y evitan que la combustin prosiga por s misma en la muestra de plstico.Color de la flama.Esta prueba consiste en observar que color presenta la flama en la muestra cuando se ha incendiado. La observacin del color de la flama puede realizarse durante la prueba duracin de la flama. Una vez que la flama se genere en la muestra, se puede apreciar claramente su color. Los plsticos se pueden clasificar de acuerdo con su color de flama en:Plsticos de flama amarilla: La mayora de los plsticos generan flama amarilla, Sin embargo, pueden distinguirse diferentes tonalidades, pueden ser rojizas brillantes, verdes tenues, etc.Es importante observar toda la flama, desde su base a la punta.Plsticos de flama azul: Un reducido grupo de materiales plsticos presentan flama de color azul, entre estos se encuentran: PEAD, PEBD, PP, POM, EVA, entre otros.Alteracin de la muestra.Los plsticos se clasifican en dos grupos de acuerdo con su comportamiento al calor: los plsticos que se ablandan por la accin del calor hasta llegar a fundirse son los termoplsticos. Al enfriarse stos se solidifican nuevamente. Este proceso puede repetirse varias veces siempre y cuando el calor no sea excesivo y pueda provocar la degradacin total de sus molculas.Por el contrario, los plsticos termofijos se moldean a partir de sistemas de dos componentes y por la accin del calor forman estructuras altamente reticuladas las cuales una vez solidificadas no es posible fundirlas por calor. Si se aplica calor en exceso estos materiales carbonizan.Plsticos que funden: stos plsticos pertenecen al grupo de los termoplsticos ya que por la accin del calor se reblandecen. Para apreciar, claramente este efecto se coloca la muestra sobre la flama y se deja que el plstico arda solo por unos 5 segundos se apaga y se deja enfriar.Durante el tiempo que la muestra permanezca encendida, solamente se aprecia el reblandecimiento del material, y una vez enfriado, conserva la deformacin que le proporcion la fusin. Este comportamiento se debe a que stos plsticos en estado fundido presentan una elevada viscosidad.Plsticos que funden y gotean: Tambin se trata de materiales termoplsticos, slo que stos presentan las peculiaridades de gotear debido a su elevada fluidez en estado fundido.Plsticos que carbonizan: Estos materiales pertenecen al grupo de los termofijos debido a que no muestran ningn ablandamiento ni fusin cuando se someten al ensaye de la flama, algunos pueden degradarse hasta carbonizarse dejando cenizas como residuo.Color de los humos.El tipo y color de los humos que se desprenden durante la combustin de los plsticos, tambin proporciona informacin que ayuda a la caracterizacin de una muestra. Esta observacin puede realizarse durante la prueba de alteracin de la muestra.De acuerdo a la composicin del plstico, los humos pueden ser:Humos blancos: Los plsticos que liberan humos blancos presentan una estructura de ligaduras simples sin presencia de compuestos aromticos. Se trata de humos ligeros sin partculas visibles en suspensin.Humos negros: El desprendimiento de humo negro, se debe a que en la estructura del plstico se tienen partes aromticas. Olor de los vapores.Como etapa final para la identificacin por ensaye a la flama se tiene que definir el olor carcterstico del plstico una vez que la muestra se ha apagado, lo cual proporciona resultados muy particulares para cada plstico. La mayora de las veces, esta prueba es la que define exactamente la muestra.Para realizarla, se deja disipar la mayor parte del humo despus de apagar la muestra, evitando as que al olerla cause picazn o alguna otra incomodidad, debido a que los olores de algunos plsticos pueden ser desagradables y si la concentracin es muy elevada pueden resultar txicos.