Educacion

INTRODUCCIÓN

EN ESTA INVESTIGACIÓN EL OBJETIVO ES EL PODER RELACIONAR LAS PROPIEDADES MICROSCÓPICAS DE LOS PRODUCTOS ELÁSTICOS, ASÍ MISMO RELACIONAR LAS PROPIEDADES MÁS BÁSICAS DE LA QUÍMICA COMO LA TEMPERATURA, EL AMBIENTE, ETC.

A LO LARGO DE CIENTOS DE AÑOS SE HAN UTILIZADO POLÍMEROS NATURALES PROCEDENTES DE PLANTAS Y ANIMALES. ESTOS MATERIALES INCLUYEN MADERA, CAUCHO, LANA, CUERO Y SEDA. OTROS POLÍMEROS NATURALES TALES COMO LAS PROTEÍNAS, LAS ENZIMAS, LOS ALMIDONES Y LA CELULOSA TIENEN IMPORTANCIA EN LOS PROCESOS BIOQUÍMICOS Y FISIOLÓGICOS DE PLANTAS Y ANIMALES. DESDE PRINCIPIOS DEL SIGLO XX, LA MODERNA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA HA DETERMINAD LA ESTRUCTURA MOLECULAR DE ESTE GRUPO DE MATERIALES Y HA DESARROLLADO NUMEROSOS POLÍMEROS, SINTETIZADOS A PARTIR DE PEQUEÑAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS. MUCHOS PLÁSTICOS, CAUCHOS Y MATERIALES FIBROSOS SON POLÍMEROS SINTÉTICOS. DESDE EL FIN DE LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL, EL CAMPO DE LOS MATERIALES SE HA VISTO REVOLUCIONADO POR LA LLEGADA DE POLÍMEROS SINTÉTICOS. LAS SÍNTESIS SUELEN SER BARATAS Y LA PROPIEDADES CONSEGUIDAS COMPARABLES, Y A VECES SUPERIORES, A LAS DE LOS ANÁLOGOS NATURALES. EN ALGUNAS APLICACIONES, LOS METALES Y LA MADERA SE SUSTITUYEN POR POLÍMEROS, QUE TIENEN PROPIEDADES IDÓNEAS Y SE PUEDEN FABRICAR A BAJO COSTO.

LAS PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS, COMO EN EL CASO DE LOS METALES Y DE LAS CERÁMICAS, ESTÁN RELACIONADAS CON LA ESTRUCTURA ELEMENTAL DEL MATERIAL.

CARACTERÍSTICAS

LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS SE ESPECIFICAN CON LOS MISMOS PARÁMETROS UTILIZADOS PARA LOS METALES: MODULO ELÁSTICO Y RESISTENCIA A LA TRACCIÓN, AL IMPACTO Y A LA FATIGA. EL ENSAYO ESFUERZO-DEFORMACIÓN SE EMPLEA PARA CARACTERIZAR PARÁMETROS MECÁNICOS DE MUCHOS MATERIALES POLIMÉRICOS. LA MAYORÍA DE LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS SON MUY SENSIBLES A LA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, A LA TEMPERATURA Y A LA A NATURALEZA QUÍMICA DEL MEDIO.

EL PROYECTO SE RELACIONA CON EL ESTUDIO DE LOS MATERIALES ESTAS DISCIPLINAS SON RELATIVAMENTE NUEVAS Y SURGIERON ANTE LA NECESIDAD DEL SER HUMANO PARA FABRICAR MATERIALES CON ESTAS DETERMINADAS CARACTERÍSTICAS.

LOS CIENTÍFICOS HAN APRENDIDO QUE LAS PROPIEDADES DE UN MATERIAL DEPENDEN DE LA ESTRUCTURA DE LAS MOLÉCULAS GIGANTES PRODUCTO DE LA UNIÓN DE CIENTOS DE MILES DE MOLÉCULAS MÁS PEQUEÑAS.

LA ESTRUCTURA DE ESTOS MATERIALES ES SIMILAR A LA DE UNA GRAN CADENA (POLÍMEROS) FORMADO POR PEQUEÑOS ESLABONES (MONÓMEROS).

LOS POLÍMEROS SON MATERIALES INVENTADOS EN EL LABORATORIO, PUES EL HULE NATURAL AL IGUAL QUE OTROS PRODUCTOS DEL MISMO ORIGEN, COMO EL PELO, LA LANA, LA SEDA, Y EL ALGODÓN ESTÁN, FORMADO EN EL CUERPO DE ANIMALES Y PLANTAS.

DESARROLLO

1.- ¿CÓMO SE SINTETIZA UN MATERIAL ELÁSTICO?

LOS MATERIALES ELÁSTICOS SON CONOCIDOS COMO POLÍMEROS, Y EN GENERAL HAN EXISTIDO

EN LA NATURALEZA DESDE SIEMPRE 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. TIPOS DE POLÍMEROS EXISTEN MUCHOS TIPOS DIFERENTES DE MATERIALES POLIMÉRICOS QUE NO SON FAMILIARES Y QUE TIENEN GRAN NÚMERO DE APLICACIONES, ENTRE LAS QUE SE INCLUYEN PLÁSTICOS, ELASTÓMEROS, FIBRAS, RECUBRIMIENTOS, ADHESIVOS, ESPUMAS Y PELÍCULAS. DEPENDIENDO DE SUS PROPIEDADES, UN POLÍMERO PUDE UTILIZARSE EN DOS O MÁS DE ESTAS APLICACIONES. POR EJEMPLO, UN PLÁSTICO, SI SE ENTRECRUZA Y SE UTILIZA POR DEBAJO DE SU TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA, PUEDE COMPORTARSE SATISFACTORIAMENTE COMO UN ELASTÓMERO. UN MATERIAL FIBROSO SE PUEDE UTILIZAR COMO PLÁSTICO SI NO ESTA TREFILADO. UNA DE LAS PROPIEDADES MÁS FASCINANTES DE LOS MATERIALES ELASTOMÉRICOS ES LA ELASTICIDAD. ES DECIR, TIENEN LA POSIBILIDAD DE EXPERIMENTAR GRANDES DEFORMACIONES Y DE RECUPERAR ELÁSTICAMENTE SU FORMA PRIMITIVA. PROBABLEMENTE ESTE COMPORTAMIENTO SE OBSERVO POR PRIMERA VEZ EN LOS CAUCHOS NATURALES; SIN EMBARGO, EN LOS ÚLTIMOS AÑOS SE SINTETIZARON GRAN NÚMERO DE ELASTÓMEROS CON GRAN VARIEDAD DE PROPIEDADES. EN AUSENCIA DE ESFUERZOS, LOS ELASTÓMEROS SON AMORFOS Y ESTÁN COMPUESTOS DE CADENAS MOLECULARES MUY DISTORSIONADAS, DOBLADAS Y PLEGADAS. LA DEFORMACIÓN ELÁSTICA CAUSADA POR LA APLICACIÓN DE UN ESFUERZO DE TRACCIONORIGINA ENDEREZAMIENTO, DESPLEGADO Y ALARGAMIENTO DE LAS CADENAS EN LA DIRECCIÓN DEL ESFUERZO DE TRACCIÓN. TRAS ELIMINAR EL ESFUERZO, LAS CADENAS RECUPERAN LA CONFIGURACIÓN ORIGINAL Y LAS PIEZAS MACROSCÓPICAS VUELVEN A TENER LA FORMA PRIMITIVA. LA FUERZA IMPULSORA DE LA DEFORMACIÓN ELÁSTICA ES UN PARÁMETRO TERMODINÁMICO LLAMADO ENTROPÍA, QUE MIDE EL GRADO DE DESORDEN DEL SISTEMA. LA ENTREOÍA AUMENTA AL AUMENTAR EL DESORDEN. AL APLICAR UN ESFUERZO A UN ELASTÓMERO LAS CADENAS SE ALARGAN Y ALINEAN: EL SISTEMA SE ORDENA. A PARTIR DE ESTE ESTADO, LA ENTROPÍA AUMENTA AL VOLVER LAS CADENAS A SU ORIGINAL ENMARAÑAMIENTO. ESTE EFECTO EN TRÓPICO ORIGINA DOS FENÓMENOS. EN PRIMER LUGAR, AL APLICAR UN ESFUERZO ALELASTÓMERO, ESTE AUMENTA SU TEMPERATURA; EN SEGUNDO LUGAR, EL MODULO DE ELASTICIDAD AUMENTA AL INCREMENTAR LA TEMPERATURA, COMPORTAMIENTO CONTRARIO AL DE OTROS MATERIALES. 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 COMO SE DESCUBRE LOS PLÁSTICOS. 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 NATURAL CALIENTE. EL PRODUCTO OBTENIDO RESULTÓ SER MUY RESISTENTE A LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA Y A LOS ESFUERZOS MECÁNICOS.

2.- ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL PLÁSTICO?

LOS PLÁSTICOS SON UNO DE LOS PRODUCTOS DE CONSUMO MÁS IMPORTANTES Y ABUNDANTES EN NUESTRA VIDA DIARIA... CASI TODO ESTA HECHO DE PLÁSTICOS O TIENE QUE VER EN ALGO EL PLASTICO. POR EJEMPLO LA COMPUTADORA QUE ESTAS USANDO ESTA HECHA DE PLÁSTICOS... LA SILLA EN DONDE ESTAS SENTADO DEBE SER DE PLÁSTICO EN SU TOTALIDAD O AL MENOS UN POCO DE PLÁSTICO TIENE... EL REFRESCO QUE TE ESTAS TOMANDO VIENE EN UN ENVASE DE PLÁSTICO, LOS DISCOS DONDE GRABAS LAS PROGRAMAS O LA MÚSICA, ETC. .SOLO VE A TU ALREDEDOR Y DATE CUENTA DE TODO LO QUE ESTA HECHO DE PLÁSTICO. ESE MATERIAL REVOLUCIONO POR COMPLETO LA VIDA DEL SER HUMANO. SOLO QUE TIENE SU LADO MALO...

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