¿Cómo se sintetiza un material elástico?

INSTITUTO CALPULLI DE MEXICO [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

“Formando líderes con valores”

         Ciclo escolar 2013

Ciencias III: Química

Proyecto:

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Maestra: Elda Argelia Hernández Torres  

Alumna: Karina Lizbeth López Cisneros

Nivel secundaria, grado 3-, grupo “A”

Fecha de entrega

Miércoles 08 de mayo del 2013

¿Cómo se sintetiza  un material elástico?

Índice

1. Introducción
2. ¿Que son los materiales elásticos?

(Definición / estructura / propiedades / ley de Hooke)

1. ¿Qué es la sintetización?
2. Historia la sintetización de los materiales elásticos
3. ¿Cómo se sintetiza un material elástico?

(Producción)

1. Clasificación elásticos
2. Usos y aplicaciones
3. Impacto de los elásticos en la sociedad y en el medio ambiente

(Regla de las 3R / codificación de plásticos / desarrollo sustentable)

1. Conclusión
2. Bibliografía

1. Introducción

La ciencia y la tecnología poseen un gran potencial que puede ser utilizado para fines muy distintos, uno de ellos son las industrias dedicadas a la producción de plásticos sintéticos, materiales (en su mayoría elásticos) que poco a poco se han ido introduciendo en prácticamente todas las actividades de los seres humanos. 

Aunque los plásticos que empleamos hoy día son materiales modernos que se fabrican industrialmente desde hace menos de un siglo, se conocen diversos materiales elásticos naturales desde épocas remotas.

Como consecuencia de los avances de la ciencia y la tecnología, estos materiales han causado grandes transformaciones tanto en la sociedad como en su entorno.

En este escrito, se tendrá como propósito dar a entender cómo se sintetiza un material elástico al igual que conocer sus propiedades, estructura, producción, historia, aplicaciones, entre otras cosas más.

1. ¿Que son los materiales elásticos?

 Definición. Los materiales elásticos son aquellos que tienen la capacidad de recobrar su forma y dimensiones iniciales cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación. [pic 6]

Estructura. Químicamente, estos materiales son conocidos como polímeros (plásticos) del tipo elastómero (elástico), es decir son la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas, las cuales tienen un  comportamiento elástico que pueden deformarse  fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura debido a que sus cadenas se encuentran entrelazadas de manera muy desordenada. [pic 7]

Propiedades. Las propiedades y características de la mayoría de los materiales elásticos son las siguientes…

• volver a su forma inicial cuando anteriormente se le aplico una deformación,
•  fáciles de trabajar y moldear,
• tienen un bajo costo de producción,[pic 8]
• poseen baja densidad,
• suelen ser impermeables,
• aceptables aislantes eléctricos,
• aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,
• resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos,
• pueden ser reciclados (ya que tardan en degradarse y su proceso productivo es fuente de contaminantes).

 Ley de Hooke. Otra propiedad de estos materiales es que cumplen con la ley (de elasticidad) de Hooke la cual establece que la deformación que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada, en la mayoría de los casos esta relación permite calcular que tanta elasticidad posee un material.[pic 9]

 En general los materiales elásticos han existido en la naturaleza desde siempre (como el hule de los árboles de hevea) y el hombre ha sabido cómo aprovecharlos, sin embargo, a pesar de que los polímeros pueden ser encontrados en el medio natural, el ser humano ha creado algunos sintéticos; es decir, que se preparan en un laboratorio.

1. ¿Qué es la sintetización?

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 La sintetización es un procedimiento llevado a cabo para obtener un compuesto a partir de otras sustancias más simples, su objetivo es producir nuevas sustancias a partir de otras ya conocidas,  pues consiste en reducir el material base a polvo para luego comprimirlo en un molde a una determinada presión y calentarlo a una temperatura controlada ya que se basa en un proceso científico e industrial por el cual se consigue crear piezas que son complicadas de obtener por otros procedimientos como el forjado o el mecanizado.

1. Historia la sintetización de los materiales elásticos

 Aunque los materiales elásticos que empleamos hoy día son el resultado de diversos procesos industriales, estos han estado presentes en la naturaleza desde épocas remotas, como lo es el hule.[pic 11]

Los seres humanos conocieron el hule hace muchos siglos como una secreción (separación) lechosa de diversas plantas y árboles. En México, Perú y Brasil, el látex (como se denomina la suspensión coloidal de partículas de hule en agua) se concentraba principalmente en el arbusto llamado guayule y en el árbol de nombre científico Hevea brasilensis.  

Del hule se fabricaban diversos objetos; uno de los más importantes eran las pelotas con las que se practicaba el juego de pelota en lo que hoy es México. Otros habitantes de América utilizaron el hule para proteger del agua sus prendas de vestir y para fabricar botas rudimentarias. Posteriormente el uso del hule y el látex se fue extendiendo debido a las diversas conquistas que se llevaron a cabo en numerosas partes de América. [pic 12]

La primera fábrica que empleo hule natural crudo fue establecida en Paris en 1803 para la producción de ligas, tirantes e impermeables. Sin embargo este hule tenía varios inconvenientes: además de ser pegajoso, en verano se reblandecía y en invierno se volvía regido y quebradizo.

En 1839, Charles Goodyear descubrió en forma accidental como resolver esos problemas cuando se le derramo una mezcla de azufre y hule natural sobre una estufa caliente. El producto obtenido resulto ser más elástico y resistente al calor que el hule crudo. Posteriormente a este proceso se le conocería como vulcanización. Hacia finales del siglo XIX, este hule tenia tantos usos que la producción de Hevea en Brasil era insuficiente, motivo por el cual se pensó en como sustituir o crear un material parecido.

En 1928 se preparo el primer sustituto del hule natural: un copolimemero (macromolécula compuesta por dos o más unidades repetitivas distintas) utilizando el butadieno (alqueno que se produce en la destilación del petróleo) y el estireno(hidrocarburo) que resulto excelente para fabricar llantas.[pic 13]

En 1954 los químicos de las compañías Goodyear y Firestone descubrieron como polimerizar (crear un polímero) en forma determinada el isopreno (compuesto orgánico); así que se pudo obtener en el laboratorio hule sintético es decir, idéntico al natural. 

1. ¿Cómo se sintetiza un material elástico?

(Producción)

La sintetización de un material elástico consiste en cuatro pasos básicos para el proceso, los cuales son: la obtención de materia prima, la síntesis del polímero elastómero (material elástico), la implementación (aditivos) y por ultimo establecer la forma y el acabado, que dependerán del uso que se le dará al material.

Obtención de materia prima.

Esta etapa consiste en obtener el material base que se va a sintetizar, en la mayoría de los casos la materia prima es obtenida de la naturaleza. Un ejemplo de esto podría ser el arbusto llamado guayule y el árbol de nombre científico Hevea brasilensis el cual serviría como materia prima para extraer el hule.  [pic 14]

Síntesis del polímero elastómero (material elástico).

La síntesis del material elástico, se da debido a la polimerización, el cual es un proceso químico por el que los reactivos, en este caso  monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero que es de tipo elastómero debido a su capacidad de recobrar su forma y dimensiones iniciales cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.

La polimerización puede ocurrir por adición cuando la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, por condensación (siendo la más común) si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero, por crecimiento en cadena cuando los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno o por crecimiento en etapas cuando los monómeros se implementan en el polímero paso a paso. [pic 15]

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