Enlaces entrecruzados y afinidad por el agua PDF

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Enlaces entrecruzados en las cadenas poliméricas de polímeros de adición. Afinidad por el agua Se estudian los enlaces entrecruzados en polímeros de adición. Recuerda que estos polímeros se forman cuando los monómeros tienen enlaces dobles (principalmente). Como el eteno y sus derivados. Para analizar qué tipo de enlaces cruzados se forman entre las cadenas de los polímeros de adición y cómo éstos entrecruzacimientos modifican las propiedades de los polímeros con cadenas que no tienen sin enlaces entre ellas o que tienen entrecruzamientos, se analizan, el poliestireno, el caucho natural y sintético y el poliacrilato de vinilo. Poliestireno. Se ha visto que el poli estireno no se disuelve en agua por lo que se usa como contenedor de agua.. Esto se explica porque la cadena está formada de una línea de --- CH 2--- y ramas formadas de benceno (llamado grupo fenilo que contiene solo de carbono e hidrógeno). Su resistencia, flexibilidad, fortaleza y otras características se deben al grado de orden que tengan los fenilos colgados a las cadenas. Las atracciones entre las cadenas son del tipo dipolo instantáneo- dipolo instantáneo. No se disuelve en agua porque no haya dipolos o iones que las atraigan.

La variación entre los entrecruzamiento de este polímero se debe al orden y cantidad de grupos fenilos que quedan frente a frente. Habrá mayor interacción entre los grupos a mayor longitud de las cadenas, a mayor ordenamiento. Las interacciones son del tipo dipolo instantáneo- dipolo instantáneo, (las fuerzas intermoleculares más débiles). Caucho natural El caucho natural o látex es una goma que se extrae del árbol de caucho, es un material elástico, repelente al agua y pegajoso. La elasticidad del látex se debe a la organización de las cadenas poliméricas formadas a partir del isopreno, de nombre sistemático: 2 metil 1,3- butadieno. El isopreno puede visualizarse como un butadieno con una rama en el carbono 2. 1

Al polimerizarse puede adquirir la forma espacial cis del isómero y sería de la siguiente forma:

En la forma cis del polímero los metilos están hacia arriba y los grupos etilo hacia abajo

Pero el polisisopreno adquiere la forma isométrica trans como se muestra en las dos cadenas:

En la forma trans del polímero, los metilos alternan su posición y los mismo los grupos etilo (en el cuadrado). Esta forma da mayor elasticidad al polímero y es su forma natural.

En 1839 Charles Goodyear descubrió que calentando el caucho con azufre se obtenía un polímero más resistente, elástico, no pegajoso y repelente al agua.

El azufre forma enlace entre los carbonos de las dos cadenas por lo que quedan unidas con mayor firmeza. Estos enlaces son covalentes (interatómicos) por lo que dan mucha fortaleza al hule. Siendo muy útil para la fabricación de llantas.

Las llantas actuales se fabrican con otros monómeros sintéticos como el 1, 3 butadieno

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Poliacetato de vinilo (resistol). Se forma con el monómero derivado del eteno llamado acetato de vinilo.

Este polímero tiene afinidad por el agua, con la que forma una mezcla homogénea. Pero también puede formar enlaces si se agrega un compuesto que puede formar enlaces “puentes de hidrógeno con los dipolos permanentes de los acetatos que cuelgan de las cadenas poliméricas. Y como estos enlaces puede formar un elastómero.

H

?

H

CH3

33

H O C O O

3

CH

O C

O C O H

O C H

C

O C O H

CH3

Ion borato formando puente de hidrógeno con el carbonilo del acetato de las dos cadenas

Cadena 1 Rama de acetato colgada a la cadena 1

B

O

3 H O C O

CH

C

Na+(B(OH)4 ) -

C

C

H

En el esquema se muestran dos cadenas de poliacetato de vinilo y el compuesto iónico; tetraborato de sodio, Na2 B4 O7 , formado por iones Na+ y H4B4O7- boro-oxígeno-hidrógeno y por iones sodio.

Rama de acetato hacia arriba de la cadena 2 Cadena 2, que se alarga a la derecha; por lo que estas interacciones se repiten entre las cadenas hacia la derecha y hacia la izquierda.

Experimento A. 3

Pasta mágica similar a la Mezclar ½ taza de pegamento blanco hecho de acetato de polivinilo (resistol) con ½ taza de agua y ½ taza de almidón y una pisca de colorante artificial o en gotas (grado alimenticio). Mezclar. Probar elasticidad? REPORTAR EL EXPERIMENTO

Poliacrilato de sodio El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros de formato de vinilo. A la cadena del poliformato de vinilo se han agregado iones sodio y el resultado es que el grupo que se repite a lo largo de las cadenas es -CH2CH(CO2- Na+)— Una de las principales propiedades de este polímero es su altísima afinidad por el agua, de tal forma que su utilidad se relaciona con su capacidad altamente absorbente de agua. Su apariencia es la de un polvo blanco sin olor, si se agrega agua a una cantidad de polímero, el volumen de esta cantidad aumenta hasta cientos de veces, por lo cual se usa en pañales, toallas sanitarias o procesos que requieren absorción de agua.

Cadenas de poliacrilato de sodio. Ramas de formato de sodio, COO-Na+ unidas a la cadena 1

Ramas de formato de sodio, COO-Na+ unidas a la cadena 2 Ramas de formato de sodio, COO- Na+ unidas a la cadena 3

Ejercicio 1. Agregar la carga negativa a los iones formato COO, y agregar también, iones sodio con cargas positivas en las 3 cadenas de la red. Experimento B Separar el polvo blanco que traen los pañales de bebé. Colocar unos gramos en un recipiente, agregar cucharaditas de agua. Observar. REPORTAR.

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Cuestionario 1. ¿A qué se debe que el poliestireno sea repelente al agua?

2. ¿Cómo se consiguió mayor resistencia y flexibilidad del caucho natural?

3. ¿Qué tipo de enlace se forman en el puente de azufre entre las cadenas de poliisopreno?

4. ¿Qué tipo de enlaces se forman entre las cadenas poliméricas del acetato de vinilo (resistol) cuando se mezcla con bórax?

5. ¿Qué tipo de enlaces se forman entre las moléculas de agua y los grupos formato y sodio del poliacrilato de sodio.

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