UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA INGEN IERÍA QUÍMICA QUÍM ICA
Laboratorio de Química Or!"ica #
$ractica % & PREPARACIÓN PREPARACIÓN DE POLÍMEROS POR ADICIÓN
Gru'o % ( I"tera"te)*
Cabrera $ao+a Orti, Lore"a Ri-era So)c.re V!)/ue, Cri)ti"a
A.uda"te de c!tedra* María 0o)1 Mu2o, D!-i+a Fec3a de +a $r!ctica* 456776457( Fec3a de E"trea* 486776457( Quito6Ecuador
RESUMEN
Obte"ci9" de 'o+ie)tire"o . e"tre"amie"to de +o) e)tudia"te) e" e+ ma"e:o de 'o+imeri,aci9" 'or adici9"; Se co+oc9 e" u" reci'ie"te /ue "o) 'ermite rea+i,ar
ido ca+e"ta"do a ba2o maría; A medida /ue +a 'o+imeri,aci9" 'rore)aba= +a -i)co)idad aume"t9 'oco a 'oco .
DESCRI$TORES* $OLIMERI?ACION@ $OLIMERO$ORADICION@CATALI?ADOR @ INICIADOR@
PREPARACIÓN DE POLÍMEROS POR ADICIÓN INTRODUCCION U" 'o+ímero de adici9" )e = u" b!+)amo obte"ido de+ !rbo+ Li/uambarorie"ta+i)= a 'artir de e)o )ure" +o) 'rimero) 'a)o) 3acia e)tire"o= com'o"e"te a 'artir de+ cu!+= m!) ade+a"te "acería e+ 'o+ie)tire"o . +a) re)i"a) de 'o+i1)ter; La) re)i"a) de 'o+ie)tire"o= comercia+i,ada) a+rededor de 7#8= )e caracteri,a" 'or )u a+ta re)i)te"cia a +a a+teraci9" /uímica . mec!"ica a ba:a) tem'eratura) . 'or )u mu. +imitada ab)orci9" de aua; E)ta) 'ro'iedade) 3ace" de+ 'o+ie)tire"o u" materia+ adecuado 'ara ai)+amie"to) . acce)orio) uti+i,ado) a ba:a) tem'eratura)= como e" i")ta+acio"e) de re
I9"ica
6 Cati9"ica 6 A"io"ica Coordi"ada
$or co"de")aci9"= de'e"die"do de +o) mo"9mero) /ue i"ter-e"a" e" +a reacci9" Se rea+i,a 'or +a reacci9" e"tre do) mo+1cu+a) . +a '1rdida de u"a mo+1cu+a 'e/ue2a; Lo) mo"9mero) 'uede" co"te"er -ario) ru'o) tremadame"te i"e)tab+e . 'or ta"to co" ra" 'oder reacti-o a+ 'o)eer e+ectro"e) de)a'areado); La) eta'a) /ue )e 'roduce" e" +a) 'o+imeri,acio"e) radica+e) )o"* I"iciaci9" de +a reacci9"* Se
•
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$ro'aaci9";
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Termi"aci9";H(
I!"ia E+
de'e"die"te de +a tem'eratura; La termi"aci9" de +a cade"a )o+o )e 'roduce 'or e+ u)o de i"3ibidore)= reu+adore) u otro) ae"te) /ue 'are" +a reacci9"; o
o
Cati9"ica* e) )eme:a"te a+ meca"i)mo 'or -ía de radica+e)= tambi1" tie"e +o) 'a)o) de i"iciaci9"= 'ro'aaci9" . termi"aci9"; Como i"iciadore) )e em'+ea" cata+i,adore) mu. !cido); A"io"ica* a+ iua+ /ue +a 'o+imeri,aci9" cati9"ica de'e"de de +a 're)e"cia de u" ru'o e)tabi+i,ador; A+u"o) mo"9mero)
Coor%i"a%a E)t! +iada a+ em'+eo de ?ie+er6Natta 'uede 'o+imeri,ar +o) a+/ue"o) co" do) -e"ta:a) )obre otro) cata+i,adore); Si )e )e+eccio"a e+ cata+i,ador adecuado= +o) 'roducto) re)u+ta"te) )o" i)o)t!tico) . )i"dio t!ctico)= e) decir 'ermite u" co"tro+ e)te/uiometrico; Lo) 'roducto) re)u+ta"te) )o" +i"ea+e) .a /ue +o) 3idr9e"o) "o 'roduce" ramice'to a a+ta) tem'eratura); Tie"e u"a 3ibridaci9" de ti'o S$ E) 'o+imeri,ab+e . 'ero>idab+e Reaccio"a -io+e"tame"te co" o>ida"te) . c+oro e" 're)e"cia de +u,; E)tado de areaci9"* GAS $re)i9" critica* &5=8 atm Tem'eratura critica* 4B4= H75 C $u"to de ebu++ici9"* 7=& H675( C • • •
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$u"to de
“a) Iniciación. Se produce la formación de radicales libres (R – O •) por la descomposición de trazas de un peróxido, sustancia inestable, por la acción de la luz UV o alta temperatura.
b) Propagación. Un electrón del doble enlace el electrón del radical libre, ubicado en el ox!"eno, forma un enlace O # $ el otro electrón del doble enlace forma el nue%o radical libre, &uedando un enlace simple $ # $.
c) Término. Ocurre por la reacción del pol!mero con otro radical libre.'()
&. PARTE E,PERIMENTAL &.1. Ma)eriale$ - E/i#o$ &.1.1. Embudo de )e'araci9" R* 56755m+= A'* 7m+ &.1.2. $robeta &.1.&. Va)o) de 'reci'itaci9" R* 564&5m+= A'* &5m+ &.1.(. Er+e"me.er &.1.+. Tubo de e")a.o &.1.0. Re-erbero &.1.. a2o María &.2. S/$)a"ia$ - rea)io$ CBJB Hac &.2.1. E)tire"o Comercia+ NaOJ Hac &.2.2. Jidr9>ido de )odio NaC+ Hac &.2.&. C+oruro de )odio
C7(J75O( H) &.2.(. $er9>ido de be",oi+o &.&. Proe%imie")o &.&.1. E" u" embudo de )e'araci9" 'e/ue2o= )e 'o"e" 7& m+ de e)tire"o . )e aita ido de )odio a+ 75; Se )e'ara . de)ec3a +a ca'a i"ido de be",oi+o; Se ta'a e+ tubo bie" co" u" 'eda,o de corc3o . )e i"troduce e" u" -a)o co" aua a ebu++ici9"; A medida /ue +a 'o+imeri,aci9" 'rore)a= +a -i)co)idad de+ +í/uido aume"ta 'oco a 'oco +o /ue )e a'recia c+arame"te a+ cabo de #5 (5 mi"uto); &.&.(. Si +a 'o+imeri,aci9" "o e) )u
(. PROCESAMIENTO DE DATOS (.1. Da)o$ E3#erime")ale$ Ta4la (.151 Re$/l)a%o$ Pol'mero Co"$i$)e"ia Tiem#o a#ro3ima%o %e #olimerizai!" om#le)a
$o+ie)tire"o Dura # 3ora)
(.2. M6)o%o$ %e #roe$amie")o %e %a)o$ M1todo cua+itati-o .a /ue +a 'r!ctica )e ce"tra e" +a obte"ci9" de+ 'o+ie)tire"o uti+i,a"do +a 'o+imeri,aci9" 'or adici9" . co" e)to +a ob)er-aci9" de 'ro'iedade) <í)ica) como e+ meca"i)mo de reacci9" . +a ide"ti
CaC+4
(B)
5=7 C7(J75O(
(C)
TK#5W (5W
(D) Terminación
$o+ímero
(.2.2. O4$eraio"e$ Tab+a (;4;467 Ob)er-acio"e) E>'erime"ta+e)
Proe%imie")o La-ado
Nome"la)/ra A
I"iciaci9"
$ro'aaci9"
C
Termi"aci9"
D
O4$erai!" Se di-idi9 e" do) 'arte) +a )o+uci9"= /ueda"do e" +a 'arte )u'erior u" com'ue)to amari++o . e" +a i"
+. DISCUSIÓN E" +a 'r!ctica de 're'araci9" de 'o+ímero) 'or adici9" e+ m1todo uti+i,ado i)tiero" cambio) de tem'eratura= .a /ue e" a+u"a) oca)io"e) tu-imo) /ue e"
re/uerido 'ara +a 'o+imeri,aci9" )ea e+ adecuadoX 'or Y+timo te"er m!) cuidado co" +o) cambio) de tem'eratura= 'ara /ue= como e" "ue)tro ca)o e-itar /ue e+ materia+ )e rom'a;
0. CONCLUSIONES 0.1. Se co"c+u.9 /ue e" +a eta'a de termi"aci9" de +a 'o+imeri,aci9" )e ido) . e+ c+oruro de ca+cio= /ue e"era" radica+e) +ibre) adicio"a+e); 0.&. Mie"tra) m!) -i)co)o e) e+ +í/uido m!) "o) acercamo) a +a termi"aci9"= .a /ue e)ta co"c+u.e cua"do e+ +í/uido a+ e"ito)a de+ 'o+ie)tire"o; . RE9ERENCIAS BIBLIO:RA9ICAS .1. Ci)a$ Bi4lio7r;*ia$ H7 VELA M;= LANCO S;= ?ARAGO?A 0L;= CIENCIA Z TEGNOLOGIA DE $OLIMEROS= $rimera Edici9"= Editoria+ U"i-er)idad $o+it1c"ica de Va+e"cia= Va+e"cia= 455= ';7# H4MACJADO A;= QUIMICA MOLECULAR= $rimera Edici9"= Editoria+ U"i-er)idad Ce"tra+ de+ Ecuador= Quito6Ecuador= 4574= ';7B67 H#JILL 0;= OL D;= QUIMICA $ARA EL NUEVO MILENIO= Octa-a Edici9"= Editoria+ $re"tice Ja++= Me>ico= 7= ';4&(64&&; H(GUERRA A;= CIENCIA DE LOS $OLIMEROS= trad de+ i"+e)= $rimera Edicio"= Editoria+ Re-erte= arce+o"a=4554= ';4B&; H&IITH(;';#78 HIITH4;';74 H8ETILENO; E" +í"ea; Co")u+tado e+ 4& de "o-iembre de+ 457(; Ver < Et i l eno| La Guí adeQuí mi caht t p: / / qui mi c a. l agui a2000. c om/ qui mi c aor gani c a/ et i l eno#i x z z3J w5J D4pg
HBGRANADOS R;= QUIMICA ORGANICA= tad de+ i"+e)= Seu"da Edicio"= Editoria+ Re-erte= E)'a2a= 7B(= ';7BB;
HFORMACION DE LOS $OLIMEROS SINTETICOS; E" +í"ea; Co")u+tado e+ 4& de "o-iembre de+ 457(; Ver* 3tt'*@@[[[;
.2. Bi4lio7ra*'a VELA M;= LANCO S;= ?ARAGO?A 0L;= CIENCIA Z TEGNOLOGIA DE $OLIMEROS= $rimera Edici9"= Editoria+ U"i-er)idad $o+it1c"ica de Va+e"cia= Va+e"cia= 455 MACJADO A;= QUIMICA MOLECULAR= $rimera Edici9"= Editoria+ U"i-er)idad Ce"tra+ de+ Ecuador= Quito6Ecuador= 4574 JILL 0;= OL D;= QUIMICA $ARA EL NUEVO MILENIO= Octa-a Edici9"= Editoria+ $re"tice Ja++= Me>ico= 7 GUERRA A;= CIENCIA DE LOS $OLIMEROS= trad de+ i"+e)= $rimera Edicio"= Editoria+ Re-erte= arce+o"a=4554 ETILENO; E" +í"eaVer < Et i l e no| LaGuí ade Quí mi c aht t p: / / qui mi c a. l agu i a2000. c om/ qui mi c aor ga ni c a/ e t i l eno#i x z z 3J w5 JD4pg
GRANADOS R;= QUIMICA ORGANICA= tad de+ i"+e)= Seu"da Edicio"= Editoria+ Re-erte= E)'a2a= 7B(= ';7BB; FORMACION DE LOS $OLIMEROS SINTETICOS; E" +í"ea; Ver* 3tt'*@@[[[;o 7 >. CUESTIONARIO >.1. ?@/6 e$ /" mea"i$mo #ara /"a reai!" E+ meca"i)mo de reacci9" e) e+ co":u"to de +a) actame"te /ue e)'ecie) e)t!" i"teraccio"a"do e"tre )í a e)ca+a mo+ecu+ar;
>.2. ?E" /6 o"$i$)e la #olimerizai!" %e )i#o i"ilo E) +a reacci9" de adici9" e" +a cua+ tie"e +uar +a )uma de 'e/ue2a) mo+1cu+a) de iua+ ti'o debido a +a a'ertura de+ dob+e e"+ace )i" /ue )e 'rodu,ca e+imi"aci9" de a+u"a 'arte de +a mo+1cu+a; >.&. ?E" /6 o"$i$)e la #olimerizai!" %e )i#o #53ile"o
Adici9" de birradica+e) i+e"o;;
>.(. De$ri4ir /" e8em#lo %e #olimerizai!" #or a%ii!" e" */"i!" %e la$ reaio"e$ /e $e %a" - )oma"%o e" /e")a lo$ mea"i$mo$. O4)e"i!" %el Te*l!" Mea"i$mo %e la reai!" $ara +a obte"ci9" de+ te<+9" 'artiremo) de )u mo"9mero= e+ tetra<+uoroeti+e"o= . u" i"iciador= e+ 'er9>ido de be",oi+o; E)te i"iciador e) u"a mo+1cu+a i"u)ua+= e)to e) 'or/ue 'o)ee +a 3abi+idad de e)ci"dir)e )e'ara"do e+ 'ar de e+ectro"e) de+ e"+ace /ue )e rom'e; E)to e) e>tra2o= dado /ue )iem're /ue )ea 'o)ib+e= +o) e+ectro"e) tie"de" a e)tar a'areado); Cua"do ocurre e)ta e)ci)i9"= "o) /uedamo) co" do)
Fig 1.-Iniciador
$ero e)to) radica+e) +ibre) e)t!" 'oco tiem'o a)í= +o) e+ectro"e) )iem're trata" de e)tar a'areado)= co" +o cua+ )i )o" ca'ace) de e"co"trar CUALQUIER e+ectr9" co" cua+ a'arear)e= +o 3ar!"; E+ dob+e e"+ace carbo"o6carbo"o de+ mo"9mero de tetra<+uoroeti+e"o= tie"e u" 'ar e+ectr9"ico )u)ce'tib+e de )er
Fig 2.-Final de la etapa de iniciación
E)te "ue-o radica+ reaccio"a co" otra mo+1cu+a de eti+e"o= de+ mi)mo modo /ue +o 3i,o e+
Fig 3.-Propagación
$ue)to /ue )euimo) ree"era"do e+ radica+= 'odemo) co"ti"uar co" e+ areado de m!) . m!) mo+1cu+a) de tetra<+uoroeti+e"o . co")tituir u"a +ara cade"a de+ mi)mo; La) reaccio"e) como 1)ta) /ue )e auto6'er'etYa"= )o" de"omi"ada) reaccio"e) e" cade"a; Lo) radica+e) )o" i"e)tab+e) .
Fig 4.-Finalización por acoplamiento.
Si" embaro= e)ta "o e) +a Y"ica i)te" otro) do) m1todo) /ue )o" m!) de)
Fig 5.-Finalización por formación de doble enlace.
Fig 6.-Finalización radicalaria.
>.+. ?C!mo $e %a la reai!" %e #olimerizai!" #or a%ii!" )i#o a)i!"ia POLIMERIACIÓN CATIÓNICA. I"iiai!". Lo) i"iciadore) de +a 'o+imeri,aci9" cati9"ica )o" reacti-o) e+ectro<í+ico) E\ /ue )e i"cor'ora" a+ mo"9mero M 'ara dar u" i9" carbo"io ME\ *
Lo) i"iciadore) cati9"ico) 3a" de )er 'or ta"to e)'ecie) a
A co"ti"uaci9"= e+ J\ 'rocede"te de+ !cido com'+e:o e) +a e)'ecie e+ectro<í+ica /ue )e adicio"a a e+ mo"9mero; E)ta i"cor'oraci9" 'uede )er e" do) 'o)icio"e) H7 9 H4
Si com'aramo) +a e)tabi+idad de+ i9" H7 . de+ i9" H4= e+ H7 e) u" i9" terciario mie"tra) /ue e+ H4 e) 'rimario= +ueo e+ i9" H7 e) m!) e)tab+e . e+ /ue tie"e m!) 'robabi+idad de i)tir!" como e)'ecie) +ibre)= .a /ue e)tar!" a)ociado) co" +a 'arte a"i9"ica o co"trai9" de+ reacti-o dura"te toda) +a) eta'a) de +a 'o+imeri,aci9"; E" "ue)tro ca)o e+ co"trai9" )er! JOF# /ue acom'a2ar! a+i9" t6buti+o HCJ##C\ dura"te )u crecimie"to; Pro#a7ai!". E" +a eta'a de 'ro'aaci9" e+ i9" carbo"io /ue )e 3a
)ie"do P' +a co")ta"te de -e+ocidad de +a eta'a de 'ro'aaci9"; E" e+ e:em'+o /ue e)tamo) co")idera"do= +a 'o+imeri,aci9" de+ i)obuti+e"o= +a eta'a de 'ro'aaci9" tra")curre de +a )iuie"te ma"era< E+ i9" tbuti+o /ue )e 3a
La reacci9" tra")currir! 're
Termi"ai!". La eta'a de termi"aci9" )e caracteri,a 'or +a '1rdida de u" 'rot9" 'or +a macromo+1cu+a= i9" 'rocede"te de +a eta'a a"terior; De e)ta ma"era )e obtie"e e+ 'o+ímero= e" "ue)tro e:em'+o e+ 'o+i)obuti+e"o= . )e recu'era e+ cata+i,ador=
E" e)te ti'o de 'o+imeri,aci9" e+ cata+i,ador actYa como ta+= .a /ue "o )e co")ume e" +a 'o+imeri,aci9"; Si" embaro= e" +a 'o+imeri,aci9" 'or radica+e) +ibre) e+ com'ue)to 'roductor de radica+e) +ibre) /ueda
