Practicas No. 6 OBTENCIÓN DE UNA RECINA FENÓLICA

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Ingeniería Eléctrica

Practicas No. 6

OBTENCIÓN DE UNA RECINA FENÓLICA

Alumna: Emily Natalia Vera Rosas

Profesora: Torres Ruiz Antonia

Objetivo

El alumno conocerá y obtendrá dos tipos de polímeros.

Teoría

Los polímeros son moléculas muy grandes que contienen cientos o miles de átomos. Estos se han utilizado desde la prehistoria y los químicos los han sintetizado desde el siglo XIX. Los polímeros naturales son fundamentales en todos los procesos de la vida; y nuestra sociedad tecnológica es por completo dependiente de los polímeros sintéticos.

Estos compuestos moleculares los cuales se distinguen por tener una masa molar grande, que comprende desde miles de millones de gramos y por estar formado por muchas unidades que se repiten. A los polímeros también los pueden conocer como macromoléculas tienen propiedades que son muy distintas a las moléculas pequeñas comunes, y para estudiarlas se necesitan técnicas especiales.

Entre los polímeros regulares figuran las proteínas, los ácidos nucleicos, la celulosa (polisacáridos) y el hule (poliisopreno). La mayor parte de los polímeros sintéticos son compuestos orgánicos. Los ejemplos más comunes son el nailon, el dacrón y la lucita o plexiglás.

El desarrollo de los polímeros empezó en la década de 1920 con la investigación del comportamiento de ciertos materiales, incluidos la madera, la gelatina, el algodón y el hule. Por ejemplo cuando el hule, cuya fórmula empírica conocida es C5H8, se disolvía en un disolvente  orgánico, la disolución presentaba varias propiedades poco comunes, como viscosidad alta,  presión osmótica baja y una disminución insignificante del punto de congelación. Este tipo de características se presentaban comúnmente en algunos solutos de masa molar muy grande, pero los químicos de esa época no estaban preparados para aceptar la idea de que pudieran existir moléculas extremadamente grandes. En vez de ello, postularon que los materiales como el hule consistían en agregados de unidades moleculares pequeñas, como C5H8 o C10H16, unidas por fuerzas intermoleculares. Esta creencia errónea persistió durante varios años hasta que Hermann Staudiger demostró que dichos agregados, sin duda alguna, eran de hecho, moléculas extraordinariamente grandes, y que cada una contenía muchos miles de átomos unidos por enlaces covalentes.

Por ejemplo en los grupos funcionales, como el doble enlace en el 2-buteno, CH3CH=CHCH3, se considera a menudo como un grupo funcional.

Las cadenas de átomos de carbono en los compuestos orgánicos pueden alcanzar longitudes enormes y formar macromoléculas, ya dicho anteriormente que los polímeros son macromoléculas podemos decir que en ellos cadenas o redes de pequeñas unidades representativas forman moléculas enormes como el polipropileno y el politetrafluoroetileno  (el teflón). Los polímeros se sintetizan mediante dos tipos principales de reacciones: las reacciones de adición y las reacciones de condensación. Los grupos funcionales presentes en los materiales iniciales determinan que tipo de reacción se utiliza. La mayoría de los materiales de partida para los polímeros provienen del petróleo, pero algunos polímeros se sintetizan a partir de productos agrícolas como el maíz y la soja.

Los polímeros los podemos formar de 3 maneras distintas las cuales son las siguientes:

1. Polimerización por adición: los alquenos pueden reaccionar consigo mismos y formar largas cadenas en un proceso llamado polimerización por adición. Por ejemplo, una molécula de eteno puede formar un enlace con otra molécula de eteno; una molécula de eteno diferente puede agregarse a esta y así sucesivamente, formando una larga cadena hidrocarbonada. El alqueno original, como el eteno, es una molécula pequeña denominada monómero. Cada monómero se trasforma en una unidad respectiva, la estructura que se repite una y otra vez para producir la cadena del polímero. El polímero por adición más simple es el polietileno, --(CH2CH2)n—que se obtiene mediante la polimerización del eteno, y por lo tanto está compuesto por largas cadenas de miles de unidades respectivas –CH2CH2–. Muchas moléculas del polímero por adición tienen también un cierto número de ramificaciones, que se generan a medida que brotan nuevas cadenas desde los puntos intermedios de la cadena que constituye el
   “esqueleto”.
2. Polimerización por condensación: los monómeros se alcanzan entre sí por medio de reacciones de condensación. Los polímeros generados por la unión de monómeros que tienen grupos de ácido carboxílico con aquellos que tienen grupos de alcohol se denominan poliésteres. Los polímeros de este tipo se utilizan mucho para realizar fibras artificiales. Son ejemplos de polímeros de condensación, aquellos formados por una serie de reacciones de condensación.
3. Copolímeros: son polímeros por más de un tipo de unidad respectiva, existen 4 tipos de Copolímeros 3.1-polimero simple: constituido por un único monómero.3.2-copolímero alternante: compuesto por dos monómeros. 3.3-copolímero de bloque.3.4copolímero injertado.

Un ejemplo es en nailon 66, en el cual las unidades respectivas están formadas a partir del 1,6-diaminohexeno, H2N(CH2)6NH2, y del ácido adípico, HOOC(CH2)4COOH.Éstos forman un copolímero alternante, en el cual se alteran los monómeros de ácido y de amina.

En un copolímero de bloque, un segmento largo formado por un monómero es seguido de un segmento hecho por otro monómero.

En un  copolímero aleatorio,  monómeros diferentes están enlazados en un orden no determinado. Un  copolímero de inserción consiste en largas cadenas de un monómero con cadenas más cortas de otro monómero unidas con grupos laterales.

Propiedades físicas de los polímeros

La primera consideración es la longitud de la cadena. Puesto que los polímeros sintéticos están constituidos por moléculas de diferentes tamaños, no tiene una masa molar definida, se puede hablar de solo masa molar promedio y de la longitud de cadena promedio de un polímero. Debido a la variabilidad de la longitud de cadena, los polímeros tampoco tienen punto de fusión definidos; más bien se ablandan lentamente a medida de que avanza la temperatura. La viscosidad de un polímero, si capacidad de fluir cuando esta fundido, depende de la longitud de su cadena, más lento será su flujo.  

La resistencia mecánica de un polímero aumenta a medida que se incrementa la fuerza de las interacciones entre las cadenas. Por lo tanto, cuanto más largas las cadenas, mayor es la resistencia del polímero. En cadenas de la misma longitud las fuerzas intermoleculares mas intensas determinan una mayor resistencia mecánica.

Las disposiciones del empacamiento de las cadenas que maximizan el contacto intermolecular maximizan también las fuerzas intermoleculares y generan mayor resistencia y mayor densidad. Las cadenas largas no ramificadas pueden alinearse unas a otras de manera similar a tallarines crudos y forman regiones cristalinas que permiten una iteración máxima entre las cadenas y generan materiales resistentes y densos. Las cadenas de polímeros ramificados no pueden acomodarse tan cerca una de otras y forman y forman materiales más débiles y menos densos.

La elasticidad de un polímero es su capacidad de retomar a su forma original luego de haber sido estirado. El caucho natural tiene una escasa elasticidad y se ablanda fácilmente mediante calentamiento. Sin embargo, la “vulcanización” del caucho aumenta su elasticidad. Durante la vulcanización, el caucho se calienta con azufre, los átomos de azufre forman enlaces cruzados entre las cadenas del poliisopreno y producen una malla tridimensional de átomos, puesto que las cadenas están entrelazadas no se ablanda tanto como el caucho natural a medida que se eleva la temperatura. Por lo tanto el caucho vulcanizado, es mucho más resistente a la deformación cuando es más estirado, puesto que los entrecruzamientos lo retraen. Los materiales que retoman su forma original luego del estiramiento se denominan elastómeros. Un entrecruzamiento extenso puede producir una malla rígida que resiste el estiramiento.

Los plásticos pueden distinguirse por sus reacciones al calor. Un polímero termoplástico es uno que puede ablandarse de nuevo después de que se ha moldeado; un polímero termoestable es aquel que toma forma es aquel que toma forma permanente a un molde y no se ablanda al calentarse. Muchos materiales termoplásticos se fabrican por adición de polímeros y pueden ser reciclados por fundición y reprocesamiento.

Las siliconas son materiales poliméricos que se forman con cilicio en lugar de moléculas de carbono. Consisten en cadenas largas de –O–Si –O –Si – con las dos uniones remanentes en cada átomo de Si ocupadas por grupos orgánicos, como el grupo metilo. Las siliconas se utilizan en telas impermeables, porque sus átomos de oxígeno de adhieren al tejido, dejando que los grupos metilos hidrófobos (que repelen el agua) actúen como diminutos paraguas invertidos sobre la superficie de la tela. Los materiales blandos basados en silicona tienen una amplia variedad de usos para la atención médica y el cuidado personal como los implantes, administración de fármacos e implementos estéticos. También se utilizan en la industria electrónica y aeroespacial como adhesivos, aislantes y gomas resistentes al calor.

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