1 Objetivo programático: Comprender qué es un polímero y cómo está formado. ACTIVIDAD ACUMULATIVA Nº1 POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS: SI NTÉTICOS: ORGÁNICOS E INORGÁNICOS
Objetivos temáticos: Distinguir entre polímeros naturales y sintéticos. Reconocen las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su for mación. Introducción La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros (poly=varios; mero=fragmentos). Los polímeros son macromoléculas, es decir, moléculas muy grandes formadas a partir de la unión de cientos de moléculas más pequeñas, denominadas monómeros, que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Existen muchos polímeros a nuestro alrededor. Así, la mayoría de las cosas que nos rodean son un polímero. Por ejemplo, el plástico de las bolsas, el plástico que recubre un lápiz, el plástico más firme que for ma un teléfono celular, etc. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea (en la selva amazónica) y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Para ello basta mencionar cinco clases de polímeros, ampliamente usados en la actualidad con fines muy diversos: los plásticos, fibras, elastómeros, adhesivos y recubrimientos. Todos ellos son polímeros sintéticos orgánicos derivados del petróleo y gas natural. Una tercera posibilidad es que el hombre modifique un polímero natural, con el fin de obtener un producto con determinadas propiedades. Tal es el caso, por ejemplo, del acetato de celulosa, una fibra semi-sintética ampliamente empleada en la industria textil. También el hombre ha desarrollado polímeros de origen inorgánico, como la fibra de vidrio, fibra de carbono, etc. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases (Fuerzas de Van der Waals, Fuerzas de atracción, Enlaces de hidrógeno). En la tabla se observa cómo cambian la densidad y la temperatura de fusión, al aumentar el número de átomos de carbono en la serie de hidrocarburos Hidrocarburo
Fórmula
Peso molecular
Densidad
Tº de fusión
Metano
CH4
16
Gas
-182 ºC
Propano
C3H8
44
Gas
-190 ºC
Butano
C4H10
58
Gas
-138 ºC
Octano
C8H18
114
0,70
-57 ºC
Polietileno
C2000H4002
28000
0,93
100 ºC
Las propiedades físicas y químicas de los polímeros (dureza, rigidez, viscosidad, densidad, masa molecular, solubilidad, reactividad, etc.) y sus usos, difieren notablemente de los que poseen las pequeñas moléculas que se utilizan en su fabricación (síntesis). El término tacticidad se refiere al ordenamiento espacial de las unidades estructurales. Por ejemplo, el polipropileno, antes se de 1955 no tenía ninguna utilidad, pero ese año, Giulio Natta, utilizó catalizadores, los que acomodaron a acomodaron a los monómeros de tal manera que todos los grupos metilos quedaron colocados del mismo lado en la cadena. Así, Natta, creó el polipropileno isotáctico, con excelentes propiedades mecánicas, al contrario del polipropileno atáctico, que no tiene regularidad estructural. Las unidades que constituyen un polímero pueden ser iguales, en cuyo caso la macromolécula formada será un homopolímero, como por ejemplo, el polietileno y el PVC; o pueden ser de diferente tipo, en cuyo caso estaremos en presencia de un copolímero. Las combinaciones de monómeros se realizan para modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Según como se ordenen los monómeros de diferente tipo, se forman distintos copolímeros. Estas posibilidades se representan a continuación en forma genérica, empleando los monómeros A y B: - A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A A- A – A – B – B – A – A – B – B – A – A – B B-
Homopolímero Copolímero regular
2 - A – A – B – A – B – B – B – A – A – B – B – A – B azar ) - A – A – A – A – A – A – B – B – B – B – B – B - A – A – A – A – A – A – A – A B – B – B – B -
Copolímero aleatorio ( al Copolímero en bloque Copolímero de inserción
EVALUACIÓN En base a la lectura anterior, contesta: (2 ptos.c/u) 1. ¿Qué es un polímero?, ¿cómo está formado? 2. ¿Qué diferencia existe entre las macromoléculas y las moléculas normales? 3. En base a la primera tabla, ¿qué conclusión puedes sacar con respecto a la densidad y punto de fusión de las moléculas según varía el tamaño de esta?
3 4. Menciona las fuerzas que mantienen unidas las moléculas de hidrocarburos. 5. Explica a qué se refiere la tactidad de una molécula y qué tipos de ésta existe. 6. Explica la diferencia entre un homopolímero y un copolímero. 7. ¿Por qué el Hombre ha manejado la proporción y el tipo de monómeros al crear polímeros? 8. Mencione los tipos de copolímeros
(2 ptos.c/u) Polímeros que nos rodean: Busca polímeros que utilices en tu vida diaria y realiza una lista. Clasifica los polímeros que encontraste en naturales o sintéticos. Para cada polímero busca su monómero y su uso más común. Utiliza las siguientes tablas para indicar si son polímeros naturales o sintéticos, qué monómeros lo forman y qué uso les damos.
Polímero Natural
Monómero
Uso
Polímero Sintético
Monómero
Uso
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
¿Cómo se forma un polímero?
(2 ptos.c/u) Busca y reúne información sobre cómo se forma un polímero. Una vez que tengas toda la información, responde las siguientes preguntas: 1. Explica una reacción para polimerizar por adición. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Explica una reacción para polimerizar por condensación. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. ¿Cuál es la diferencia entre ambas reacciones? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Dibuja un esquema de polimerización por adición y otro por condensación. Utiliza lápices de colores y papeles de distintos colores para que quede claro.
Pl ásti cos (2 ptos.c/u) 1. ¿Qué afirmación es falsa sobre los plásticos?: a) son polímeros; b) el PVC contiene cloro y no es conveniente su combustión; c) se denominan plásticos porque son fáciles de moldear; d) los termoplásticos al calentar se reblandecen y al enfriarse, adquieren la dureza inicial. Esta operación se repite varias veces sin perder sus propiedades;
4 e) todos los plásticos son bi odegradables. 2. En algunos centros comerciales han sustituido las bolsas de plástico por bolsas de papel. Valorar esta decisión teniendo en cuenta los siguientes factores: – Las materias primas necesarias para fabricar cada tipo de bolsa. – El tratamiento como residuo de un determinado peso y volumen que va a parar a un vertedero. – El tratamiento como residuo que se incinera con recuperación de energía. – Su reciclabilidad. – Su degradabilidad.
Completa el siguiente cuadro:
(2 ptos.c/u)
Busca información sobre cuáles son los polímeros que se utilizan para fabricar: (2 ptos.c/u) a) filmes empleados para envolver alimentos; b) antiadherentes en sartenes; c) material de embalaje de televisores, ordenadores, vídeos, etc. d) recubrimiento de cables; e) trajes utilizados en deportes acuáticos; f) botellas de plástico Indica con una “V” si es verdadero, o con una “F” si es falso. Justifica las falsas y las verdaderas. (2 ptos.c/u) 1.-............Todos los polímeros son de origen natural. 2.-.............Las proteínas son polímeros de origen natural. 3.-.............Los polímeros modificados son semi-sintéticos. 4.-.............La fibra de vidrio es un polímero sintético de origen orgánico. 5.-.............En la celulosa los monómeros que la componen son aminoácidos. 6.-.............Los polímeros sintéticos han contribuido a un gran desarrollo industrial. 7.-.............El caucho o hule natural es un polímero sintetizado por un árbol de la selva amazónica. 8.-............Los polímeros son macromoléculas formadas por monómeros. 9.-............Los monómeros son moléculas muy grandes. 10.-............Las propiedades físicas y químicas de los polímeros son iguales que las de las moléculas que se utilizan en su síntesis. 11.-............Un conjunto de monómeros iguales constituyen un homopolímero. 12.-............Un copolímero regular es aquel formado por monómeros de diferente tipo. 13.-............El polietileno corresponde a un copolímero aleatorio. 14.-............Las unidades que constituyen un polímero son siempre iguales.
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