Como se sintetiza un material elástico? Introducción: En sí , que son los PLÁSTICOS es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que Significa "Capaz de ser Moldeado", son sustancias de origen orgánico formadas Por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura Carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones Químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Los plásticos son parte de la gran familia de los Polímeros; en si los Polímeros es una palabra de origen latín que significa Poli:” muchas” y meros: “partes”, de los cuales se derivan también otros productos como los adhesivos, recubrimientos y pinturas.
Pero Pero como se descubre los plásticos. El desarrollo del plástico surge, cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar; En América se conocía otro material utilizado por sus habitantes antes de la llegada l legada de Colón, conocido como hule o caucho. El hule y otras resinas presentaban presentaban algunos inconvenientes y, por lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Así que esto ocurrió durante la cavilaciones antiguas, a principios del siglo XIX ocurría los siguiente: Se puede decir que la primera resina semisintética fue el hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer reaccionar azufre con la Resina Resina natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente a Los cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos.
A mediados del siglo XIX, el inventor i nventor inglés Alexander Parkes Parkes obtuvo Accidentalmente nitrocelulosa, nitrocelulosa, mediante la reacción de la celulosa con Ácido nítrico y sulfúrico, y la llamó "Parkesina", "Parkesina", Alrededor Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgió el primer p rimer plástico de importancia comercial gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyen al marfil en la fabricación de las bolas de billar Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy peligroso que podía utilizarse como explosivo. Aprovechando Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron sustituyeron el aceito de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron "Celuloide", el cual hizo posible la producción de varios artículos como peines, bolas de billar y películas fotográficas. Otro plástico semisintético que tuvo buena aceptación comercial fue el que Desarrollaron Desarrollaron Krische y Spitteler Spitteler en 1897, debido a la demanda de Pizarrones Pizarrones blanco en las escuelas escuelas alemanas. Este Este material se fabricó a base de Caseína, una proteína extraída de la leche al hacerla reaccionar Con formaldehído. En 1899 Leo H. Baeklan, descubrió una resina considerada totalmente sintética, "la baquelita", la cual se obtienen mediante la reacción del fenol con formaldehído. El siglo XX puede considerarse como el inicio i nicio de "La Era del Plástico", ya que en esta época la obtención y comercialización de los plásticos sintéticos ha sido continuamente incrementada y el registro registro de patente se presenta en número creciente. En 1907 salió al mercado la resina fenólica "Baquelita", mientras Staundinger trabajaba en la fabricación de poli estireno y Otto Rhom enfocaba sus estudios al acrílico, que para 1930 ya se producían industrialmente. Por su parte el PVC, aunque había sido sintetizado desde 1872 por Bauman, fue hasta 1920 cuando Waldo Waldo Semon, mezclándolo con otros compuestos, obtuvo una masa parecida al caucho, iniciándose así la comercialización del PVC en 1938. Entre los años de 1930 y 1950, debido a la segunda Guerra Mundial surge
la necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con mejores propiedades, mayor resistencia, menor costo y que sustituyeran a otros que escaseaban. Es en este período, cuando surgieron plásticos como el Nylon, Polietileno de Baja densidad y el Teflón en un sector de gran volumen, y la industria química adquirió de suministrador importante importante de materiales.
Polimerización
La polimerización puede producirse naturalmente, como la unión de tres moléculas de acetaldehído ( CH3CHO), que se unen para formar paraldehído. Pero industrialmente la polimerización se produce de forma artificial mediante la aplicación de presiones y temperaturas elevadas y también por la aplicación de catalizadores, compuestos químicos que intervienen en la transformación, pero que no aparecen en el compuesto final. Los polímeros artificiales constituyen el núcleo de todos los plásticos empleados en la actualidad. Aunque existen multitud de polímeros distintos, cada uno de los cuales posee características distintas de flexibilidad, resistencia, transparencia, etc., el proceso constituyente es
similar en todos los casos. Se pueden dividir en polímeros naturales y sintéticos: –
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Los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos son polímeros naturales que cumplen funciones biológicas de extraordinaria importancia en los seres vivos y por eso se llaman biopolímeros. biopolímeros. Los polímeros naturales son aquellos que proceden de los seres vivos.
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El polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las zapatillas y el rayón de una prenda de vestir son polímeros sintéticos. sintéticos.
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Los polímeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio.
¿Qué son los homopolimeros homopolimeros y copolimeros? copolimeros?
Homopolímeros. Son macromoléculas formadas por la repetición de unidades monómeras idénticas. La celulosa y el caucho son homopolímeros naturales. El polietileno y el PVC son homopolímeros homopolímeros sintéticos. –
Copolímeros. Son macromoléculas constituidas por dos o más unidades monómeras distintas. La seda es un copolímer copolímero o natural y la baquelita, uno sintético. –
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Si los monómeros se agrupan en forma azarosa, el polímero se llama copolímero al azar. Si se ubican de manera alternada, se obtiene un copolímero alternado. Si se agrupan en bloque, por ejemplo, dos monómeros de un tipo y tres monómeros del otro,en forma alternada, se forma un copolímero en bloque.
Polimerización: Polimerización: síntesis de polímeros Los polímeros son macromoléculas que se forman a partir de la unión de moléculas pequeñas o monómeros. El proceso por el que se unen los monómeros se llama polimerización. La polimerización puede llevarse a cabo por adición o por condensación. • Polímeros de adición. Se forman por la unión sucesiva de monómeros, que tienen uno o más enlaces dobles y triples. En esta fórmula, R puede ser un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o algún grupo funcional como halógeno, ácido carboxílico, éster u otro. Los monómeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre sí. En el proceso de polimerización de este tipo se distinguen tres etapas: iniciación, en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador; propagación, en la que la cadena comienza a alargarse por repetición del monómero y terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.
• Polímeros de condensación. Se forman por un mecanismo de reacción en etapas, es decir, a diferencia de la polimerización por adición, la polimerización por condensació condensación n no depende de la reacción que la precede: el polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero. Los grupos ácido carboxílico, carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas en estos fines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña. Un polímero es una molécula de elevada masa molecular, constituida por unidades estructurales menores, llamadas monómeros. Los polímeros pueden tener un origen natural o sintético. La polimerización es el proceso mediante el cual un número de monómeros se unen para formar un polímero. Según el tipo de polimerización por la cual se obtienen, hay polímeros de adición y de condensación. De acuerdo a su composición, los polímeros pueden estar formados por monómeros iguales u homopolímeros y por dos o más monómeros distintos o copolímeros •
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Polímeros Polímeros de adición: el polipropileno polipropileno Los polímeros de adición pueden obtenerse a través de un proceso de polimerización catiónica, aniónica o radicalaria, según sea el reactivo iniciador que se emplee para ello. La polimerización catiónica de un alqueno es el proceso en el que el extremo por el que crece la cadena es un catión (electrófilo). Veamos el caso de la polimerización catiónica del propileno para obtener el polipropileno. 1. Iniciación. Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H+ (reactivo
iniciador) ataca los electrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono. En esta reacción se genera un ion carbonio (especie deficiente en electrones).
2. Propagación. Como existe una muy baja concentración de HA, con respecto al
alqueno, es improbable que el ion carbonio se encuentre con el A- y sea neutralizado. En vez de esta reacción, el ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad electrónica) de otra molécula de propileno, formando un nuevo ion carbonio y así sucesivamente se va alargando la cadena y el polímero sigue creciendo.
3. Terminación. La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el
ion carbonio y el anión.
Definiendo a los polímeros. El sistema identifica solamente los seis polímeros más usados que corresponden a los que se emplean en la fabricación de casi todos los productos conocidos. Se los identifica con un número dentro de un triángulo con flechas, indicando así que el material es reciclable. La tabla muestra estos seis polímeros, con sus características, usos y código. En cualquier caso, y dada la versatilidad de estos materiales, es posible encontrar un mismo tipo de polímero con aplicaciones muy diferentes. Como vemos en la tabla, existen, además, distintas variedades de algunos de ellos, por ejemplo el polietileno de baja densidad y de alta densidad.
Estructura y propiedades de los polímeros Cuando los monómeros se unen para ir conformando los polímeros pueden dar origen a diferentes formas o estructuras de polímeros. Los polímeros se clasifican según su forma en lineales y ramificados. Un polímero lineal se forma cuando el monómero que lo origina tiene dos puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y enambos sentidos. Un polímero ramificado se forma porque el monómero que lo origina posee tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerización
ocurre tridimensionalmente, en las tres direcciones del espacio. Muchas de las propiedades de los polímeros dependen de su estructura. Por ejemplo, un material blando y moldeable tiene una estructura lineal con las cadenas unidas mediante fuerzas débiles; un material rígido y frágil tiene una estructura ramificada; un polímero duro y resistente posee cadenas lineales con fuertes interacciones entre las cadenas. Los plásticos:
Los plásticos son polímeros sintéticos que pueden sermoldeados en alguna de las fases de su elaboración. Si un material puede fundirse y moldearse varias veces, se habla de termoplástico; mientras mientras que, si puede hacerlo solo una vez, se llama termoestable. termoestab le. Los termoplást termoplásticos icos son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura; pueden fundirse y moldearse varias veces, sin que por ello cambien sus propiedades; son reciclables. Los termoestables son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez moldeados no pueden volver a cambiar su forma, ya que no se ablandan cuando se calientan, por ello no son reciclables. Estas propiedades también dependen de la estructura del polímero. • Son termoplásticos porque porque sus cadenas, ya sean lineales o ramificadas, no están unidas: presentan entre sus cadenas fuerzas intermoleculares, que se debilitan al aumentar la temperatura, por eso se reblandecen. • Son termoestables porque sus cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones,, que son más cortas que las cadenas principales. El calor ramificaciones c alor es el principal responsable del entrecruzamiento que da una forma permanente a este tipo de plásticos y no pueden volver a procesarse. Los polímeros pueden clasificarse según el tipo de reacción de síntesis por la que
se obtienen (adición o condensación).
También según: el tipo de monómeros que los forman (homopolímeros y copolímeros); la estructura que presentan (lineales y ramificados), y el comportam comportamiento iento frente al calor (termoplásticos y termoestables).
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Conclusiones: Ventajas y desventajas de los polímeros
En la actualidad hay tantos polímeros artificiales para otros tantos propósitos diferentes que es difícil imaginar nuestro mundo sin los “plásticos”. Los plásticos son populares porque son: Económicos. Más livianos y pueden sustituir la madera, la piedra o el metal. Muy resistentes a la oxidación y al ataque de ácidos y bases. Inalterables a los agentes atmosféricos como la luz, el agua y el aire. Muy versátiles. Se fabrican con ellos objetos con gran diversidad de formas, texturas y colores; pueden ser suaves como las plumas y más resistentes que el mismo acero. Son aislantes de la corriente eléctrica. Sin embargo, como en todas las cosas, estas mismas ventajas pueden ser sus peores inconvenientes. inconvenie ntes. La alta resistencia a la corrosión, al agua y a la descomposición bacteriana, los convierte en residuos difíciles de eliminar y, consecuen consecuentemente, temente, en un grave • • • • •
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problema ambiental.
Bibliografía:
Wikipedia.com Los polímeros (articulo sobre química organica) Estructura de los polímeros. Articulo del IPN (cecyt Altamira) Quimia orgánica, Mac grall Hill
Escuela secundaria gral. Numero 4 “ANDRES ARAUJO ARAUJO”
Integrantes del equipo: Erick Tadeo Martir Rosas, Hugo Antonio Serrano Ahumada, Alan Nicolás Pórtela Sánchez, Mónica Nayreth García Cabañas, Cristian Enrique Maldonado Vargas.
Profesora: Rosa Lilia Rangel Jaramillo
Materia: Quimica
Proyecto: ¿Cómo se sintetizan los polímeros?
Grado: 3
Grupo: E
