Laboratorio de quimica basicaPRACTICA NUMERO 5

OBTENCIÓN DE UNA RESINA FENÒLICA

OBJETIVO: EL ALUMNO CONOCERA UN PROCESO DE OXIDACION REDUCCION.

PolímerosEL SUFIJO MERO SIGNIFICA UNA UNIDAD. En si se refiere a un grupo unitario de átomos o moléculas que define un arreglo característico para un polímero.Un polímero es un material constituido al combinar varios meros o unidades. Los polímeros son materiales que consisten en moléculas gigantes o macromoléculas en cadena con pesos moleculares promedio de 10000 a más de 1000,000 g/mol y que se forman al unir muchos meros o unidades mediante enlace químico. Se define el peso molecular como la suma de las masas atómicas en cada molécula.La mayoría de los polímeros, sólidos o líquidos, son orgánicos basados en el carbono; sin embargo, también pueden ser inorgánicos Los plásticos son materiales compuestos principalmente por polímeros de origen natura y modificados o de polímeros hechos artificialmente que a veces contienen aditivos como fibras, cargas, pigmentos etc.Entre los plásticos encontramos los termoplásticos (como materia prima o material de ingeniería), los termoestables y los elastómeros (naturales o sintéticos).La polimerización es el proceso mediante el cual pequeñas moléculas de una sola unidad (conocidas como monómeros) o de unas cuantas unidades (oligomeros) se unen químicamente para crear moléculas gigantes.Normalmente la polimerización comienza con la producción de largas cadenas en las cuales los átomos están fuertemente unidos mediante un enlace covalente.Los plásticos se utilizan en una increíble cantidad de aplicaciones, incluyendo prendas de vestir, juguetes, elementos estructurales y decorativos, pinturas, adhesivos, neumáticos para automóvil, etc.

Los polímeros también tienen muchas propiedades físicas útiles. Algunos, como por ejemplo, los acrílicos como Plexiglás y la Lucita son transparentes y pueden remplazar al vidrio. Aunque la mayoría de los polímeros son aislantes eléctricos, ciertos polímeros especiales (como son los acetales)y los materiales compuestos bese polímero poseen una conductividad eléctrica útil.

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Se clasifican en varias formas distintas: según la síntesis de sus moléculas, según la estructura molecular o de acuerdo con la familia química a la que pertenecen. Una manera de clasificar los polímeros es establecer si se trata de un polímero lineal o de un polímero ramificado. Un polímero lineal esta formado de cadenas moleculares en forma se espagueti. En un polímero ramificado, hay cadenas primarias de polímero y cadenas mas pequeñas secundarias que nacen de las cadenas principales.

TERMOPLÁSTICOS ESTÁN FORMADOS DE LARGAS CADENAS PRODUCIDAS AL UNIR LOS MANÓMETROS; COMÚNMENTE SE COMPORTAN DE UNA MANERA PLÁSTICA Y DÚCTIL. Las cadenas pueden o no estar ramificadas. Las cadenas individuales están entrelazadas.

LOS POLÍMEROS TERMOESTABLES están constituidos por largas cadenas (lineales o ramificadas) de moléculas que están fuertemente unidas por enlaces cruzados (entrelazados) para formar estructuras de redes tridimensionales. Los polímeros de red o termoestables se parecen a un manojo de hilos que están tejidos entre si en varios sitios y no solo enmarañados, por lo general son mas resistentes, aunque mas frágiles que los termoplásticos. Los termoestables no se funden al calentarse, sino que empiezan a desintegrarse. No son fáciles de reprocesar depuse que las reacciones de enlaces cruzados han tenido lugar y , por tanto, su reciclaje es difícil.

ELASTÓMEROS estos se conocen como hules. Tienen una deformación elástica > 200% : Es posible de que se trate de termoplásticos o de termoestables ligeramente entrelazados. Las cadenas poliméricas tienen forma de moléculas en espiral qué se pueden estirar de manera reversible al aplicárseles una fuerza.

Los elastómeros termoplásticos son un grupo especial de polímeros; tienen la facilidad de procesamiento de los termoplásticos y el comportamiento elástico de los elastómeros.

Comparación de las tres categorías principales de los polímeros

comportamiento Estructura general Ejemplo

Termoplástico Cadenas lineales flexibles (sin o con ramificación)

Polietileno

Termoestables Red tridimensional rígida (las cadenas pueden ser lineales o ramificadas)

Poliuretanos

elastómeros Termoplásticos o termoestables ligeramente entrelazados, en forma de moléculas en espiral

Hule natural

Copolimeros: esta es una forma muy poderosa de combinar las propiedades de diferentes polímeros. El arreglo de los monómeros dentro del copolimero puede asumir varias formas. Estas formas incluyes copolimeros alternados, aleatorios, en bloques e injertadosEl ABS, formado por acrilonitrilo, butadieno (un elastómero sintético) y estireno, es uno de los materiales poliméricos más comunes . El estireno y el acrilonitrilo forman un copolímero lineal (SAN) que sirve como matriz. El estireno y el butadieno también forman

10 Cuatro tipos de copolímeros: (a) monómeros alternos, (b) monómeros aleatorios, (c) copolímeros en bloque y (d) copolímeros injertados. Los diferentes monómeros se han representado con círculos de tamaños o tonos de gris diferentes.

Un copolímero lineal, el hule BS, que actúa como material de relleno. La combinación de los dos copolímeros da al ABS una excelente combinación de rigidez, resistencia y tenacidad. Otro copolímero común contiene unidades de repetición de etileno y de propileno. Aunque el polietileno y el polipropileno son ambos fácilmente cristalizables, el copolímero se conserva amorfo. Cuando este polímero se entrelaza, se generan enlaces cruzados, se comporta como un elastómero. Dylark™ es un copolímero de anhídrido maleico y de estireno. El estireno aporta la tenacidad, en tanto que el anhídrido maleico aporta propiedades a altas temperaturas. Al copolímero Dylark™ se le agrega negro de carbono (para protegerlo de los rayos ultravioleta y mejorar la rigidez), hule (para obtener tenacidad) y fibras de vidrio (para obtener rigidez). Se utiliza para los tableros de instrumentos en los automóviles. Después, el plástico Dylark™ se recubre con vinilo, que le da un terminado liso y suave.Mezclas y aleaciones Podemos mejorar las propiedades mecánicas de muchos de los termoplásticos mediante la mezcla y la aleación. Al mezclar un elastómero no miscible con el termoplástico, producimos un polímero de dos fases, como vimos en el ABS. El elastómero no se introduce en la estructura como copolímero, sino que ayuda a absorber energía y mejorar la tenacidad. También los policarbonatos que se utilizan para producir carlingas transparentes para aeronaves se endurecen con elastómeros de esta manera.

Polímeros cristalinos líquidos Algunas de las cadenas termoplásticas complejas se hacen tan rígidas que se comportan como varillas rígidas, incluso cuando se calientan por encima del punto de fusión. Estos materiales son los polímeros cristalinos líquidos (LCP, por sus siglas en inglés).[2] Algunos poliésteres aromáticos y poliamidas aromáticas (o aramidas) son ejemplos de polímeros cristalinos líquidos y se utilizan como fibras de alta resistencia (según se verá en el capítulo 16). El Kevlar™, una poliamida aromática, es el LCP más familiar y se utiliza como fibra de refuerzo para aplicaciones aeroespaciales y para chalecos a prueba de balas. Los polímeros de cristal h'quidos (LC, por sus siglas en inglés) se utilizan, naturalmente, para la fabricación de pantallas o despliegues electrónicos

Estructura molecular de los polímeros

Polímero, sustancia que consiste en grandes moléculas formadas por muchas unidades pequeñas que se repiten, llamadas monómeros. El número de unidades que se repiten en una molécula grande se llama grado de polimerización. Los materiales con un grado elevado de polimerización se denominan altos polímeros. Los homopolímeros son polímeros con un solo tipo de unidad que se repite. En los copolímeros se repiten varias unidades distintas.

La mayoría de las sustancias orgánicas presentes en la materia viva, como las proteínas, la madera, la quitina, el caucho y las resinas, son polímeros; también lo son muchos materiales sintéticos como los plásticos, las fibras (ver Nailon; Rayón), los adhesivos, el vidrio y la porcelana.

ESTRUCTURA DE LOS POLÍMEROS

Estructura de polímerosLos polímeros consisten en grandes moléculas compuestas de otras más pequeñas y repetidas, llamadas monómeros; los polímeros que constan de un único tipo de monómero se denominan homopolímeros. Los que están formados por más de un tipo de monómeros reciben el nombre de copolímeros. En el diagrama aparecen diversas estructuras de polímeros.

Estructura de polímeros Los polímeros consisten en grandes moléculas compuestas de otras más pequeñas y repetidas, llamadas monómeros; los polímeros que constan de un único tipo de monómero se denominan homopolímeros. Los que están formados por más de un tipo de monómeros reciben el nombre de copolímeros. En el diagrama aparecen diversas estructuras de polímeros. Los polímeros pueden subdividirse en tres o cuatro grupos estructurales. Las moléculas de los polímeros lineales consisten en largas cadenas de monómeros unidos por enlaces como las cuentas de un collar. Ejemplos típicos son el polietileno, el alcohol polivinílico y el policloruro de vinilo (PVC).

Los polímeros ramificados tienen cadenas secundarias que están unidas a la cadena principal. La ramificación puede ser producida por impurezas o por la presencia de monómeros que tienen varios grupos reactivos. Los polímeros compuestos por monómeros con grupos secundarios que forman

parte del monómero, como el poliestireno o el polipropileno, no se consideran polímeros ramificados.

En los polímeros entrecruzados dos o más cadenas están unidas por cadenas secundarias. Con un grado pequeño de entrecruzamiento se obtiene una red poco compacta esencialmente bidimensional. Los grados elevados de entrecruzamiento dan lugar a una estructura compacta tridimensional. El entrecruzamiento es producido normalmente por reacciones químicas. Un ejemplo de estructura entrecruzada bidimensional es el caucho vulcanizado, en el cual los eslabones están formados por átomos de azufre. Los duroplásticos son polímeros entrecruzados con una estructura tan rígida que al calentarse se descomponen o arden en lugar de fundirse.

Existen dos métodos generales para formar moléculas grandes a partir de monómeros pequeños: la polimerización por adición y la polimerización por condensación. En el proceso químico llamado polimerización por adición, los monómeros se unen sin que las moléculas pierdan átomos. Algunos ejemplos de polímeros de adición son el polietileno, el polipropileno, el poliestireno, el etanoato de polivinilo y el politetrafluoroetileno (teflón).

En la polimerización por condensación, los monómeros se unen con la eliminación simultánea de átomos o grupos de átomos. Algunos polímeros de condensación típicos son las poliamidas, los poliésteres y ciertos poliuretanos.

BaquelitaLa estructura química de la Baquelita

La baquelita fue la primera sustancia plástica totalmente sintética, creada en 1909 y nombrada así en honor a su creador, el belga Leo Baekeland (el Premio Nobel de Química Adolf von Baeyer experimentó con este material en 1872 pero no completó su desarrollo). La baquelita entró en la industria en 1907. Se trata de un fenoplástico que hoy en día aún tiene aplicaciones de interés. Lo sintetizó a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto puede moldearse a medida que se forma y resulta duro al solidificar. No conduce la electricidad, es resistente al agua y los solventes, pero fácilmente mecanizable.

Su permisividad dieléctrica relativa es 0,65. El alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable: una vez que se enfría no puede volver a ablandarse. Esto lo diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento.

Su amplio espectro de uso la hizo aplicable en nuevas tecnologías de entonces, como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores.Se utiliza hasta hoy en asas de cacerolas .

Laboratorio de quimica basicaPRACTICA NUMERO 5

OBTENCIÓN DE UNA RESINA FENÒLICA

Objetivo: El alumno conocera un proceso de polimerización.Material

1 vaso precipitado de 600 cc.

2 vasos de precipitados de 100 cc.

1 termometro

1 agitador

1 pipeta de 5 cc.

1 pinza universal.

2 asas de alambre de cobre.

1 mechero, anillo, y tela de alambre con asbesto.Reactivos

Resorcinol

Ácido Clorhídrico.

Hidróxido de sodio

Formaldehído.

Procedimiento Procedimiento I

Pese 2 gramos de Resorcinol y coloquelos en un vaso de 100 cc. Agregue 3 cc. De Formaldehído. Coloque el vaso en baño maria (vaso de precipitados de 600 cc.), caliente manteniendo la temperatura del baño a 50 oC hasta que se hayan disuelto todos los cristales de Resorcinol. Agite la solución mientras se están disolviendo los cristales. Retire el agitador y en su lugar utilice un asa de Cobre. Caliente el baño maria hasta 70 oC (no sobrecaliente) .Mantenga esta temperatura durante 10 minutos .Retire el vaso del baño maria y déjelo enfriar. Cuando la mezcla se haya enfriado, agregue gota a gota Hidróxido de Sodio (6 M) lentamente hasta que se efectúe la reacción (use el alambre para extraer el plástico del vaso). Examine el producto.

Procedimiento II

Pese 2 gramos de Resorcinol y coloquelos en un vaso de 10 cc. Agregue 3 cc. de Formaldehído. Coloque el vaso en baño maria (vaso de precipitados de 600 cc.), caliente manteniendo la temperatura del baño a 50 oC hasta que se hayan disuelto todos los cristales de Resorcinol.

Agite la solucion mientras se estan disolviendo los cristales, como en el procedimiento “A”. Retire el vaso de 100 cc. del baño maria y coloque una asa de alambre de cobre. Con precaucion agregue ácido clorhídrico concentrado gota a gota (con un gotero) hasta que se realice la reaccion. Examine el producto (use el asa de alambre para extraer el plastico del vaso).

Cuestionario.

¿Qué es un polimero?

Un polímero es un material constituido al combinar varios meros o unidades. Los polímeros son materiales que consisten en moléculas gigantes o macromoléculas en cadena con pesos moleculares promedio de 10000 a más de 1000,000 g/mol y que se forman al unir muchos meros o unidades mediante enlace químico. Se define el peso molecular como la suma de las masas atómicas en cada molécula.

La mayoría de los polímeros, sólidos o líquidos, son orgánicos basados en el carbono; sin embargo, también pueden ser inorgánicos Los plásticos son materiales compuestos principalmente por polímeros de origen natura y modificados o de polímeros hechos artificialmente que a veces contienen aditivos como fibras, cargas, pigmentos etc.

Los polímeros consisten en grandes moléculas compuestas de otras más pequeñas y repetidas, llamadas monómeros; los polímeros que constan de un único tipo de monómero se denominan homopolímeros. Los que están formados por más de un tipo de monómeros reciben el nombre de copolímeros.

Explique que es una reaccion de policondensación.

¿Qué características presenta el producto obtenido en el procedimiento I?Que es una resina de baquelita termoestable, es decir no presenta maleabilidad con el calor ,Los termoestables no se funden al calentarse, sino que empiezan a desintegrarse. No son fáciles de reprocesar depuse que las reacciones de enlaces cruzados han tenido lugar y , por tanto, su reciclaje es difícil.

¿ Qué características presenta el producto obtenido en el procedimiento II?Que es una resina de baquelita termoplastica, si presenta alteración con el calor.por lo general son mas fuertes que los termoestables.

¿Qué tipo de plastico se formo en cada uno de los procedimientos?La baquuelita Se trata de un fenoplásticoSu permisividad dieléctrica relativa es 0,65. El alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable: una vez que se enfría no

puede volver a ablandarse. Esto lo diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento. OH

Fenol HCOH formol o formoldehido

OH

OH

Conclusiones: Al parecer los plásticos son materiales compuestos principalmente por polímeros de origen natural y modificados o de polímeros hechos artificialmente que a veces contienen aditivos como fibras, cargas, pigmentos, entre los plásticos encontramos los termoplásticos (como materia prima o material de ingeniería), los termoestables y los elastómeros (naturales o sintéticos).Y pudimos hacer en este experimento baquelita ya sea termoestable como termoplástico. Y ver las diferencias entre ellas en cuanto el calor y fragilidad.

Bibliografía:

Ciencia e ingenieria de los materialesDonald r. AskelandEd. Thomson