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PRÁCTICA No. 10 OBTENCIÓN DE LA BAKELITA

Elemento de competencia  Determinar

propiedades

y

usos

de

compuestos

aromáticos

y

halogenados para conocer su interacción con el ambiente Propósito  Sintetizar un polímero simple empleando herramientas adecuadas para su elaboración  Conocer los diferentes polímeros, sus síntesis y sus usos  Analizar el proceso mediante el cual se obtienen polímeros Introducción Un polímero, es una molécula de gran tamaño formada por la combinación covalente de unidades químicas más pequeñas y simples a las que se les llama monómeros, en general los polímeros pueden dividirse en 4 categorías principales dependiendo de su comportamiento físico: termoplásticos, fibras, elastómeros y resinas termoendurecibles. Además estas macromoléculas se pueden clasificar según su mecanismo de síntesis en polímeros de condensación y polímeros de adición. Los polímeros de condensación se forman a partir de compuestos con grupos funcionales activos mediante reacciones químicas que se acompañan de la eliminación de moléculas pequeñas. La bakelita es un polímero de condensación y es termoendurecible, éstos polímeros se vuelven altamente entrecruzados y se solidifican en una masa dura e insoluble cuando se calientan, para su preparación requiere el uso de resorcinol y formaldehido. La bakelita se sintetizó por primera vez en 1907 y es el polímero que ha estado más tiempo en uso comercial, por su gran resistencia al calor, estabilidad en sus dimensiones, resistencia al frío o dureza, la bakelita es empleada en la manufactura de objetos con características particulares Hemos de hacer notar también, que los polímeros fenólicos son utilizados en la construcción de conos que los cohetes llevan en su capa superior, así como en

la fabricación de laminados decorativos para cubiertas, mangos de cuchillos, balatas para frenos, etc. Dependiendo del tiempo de reacción, temperatura y proporción de fenolformaldehído, la bakelita resultante puede ser líquida o viscosa, dura pero frágil, dura y resistente. Material 1 1 1 1 1

Tubo de ensaye de 18 x 150 Pinza para tubo de ensaye Vaso de precipitado de 250 mL Parrilla de calentamiento Termómetro

1 Alambre con punta en gancho NaOH 10% Resorcinol Formaldehído

Procedimiento 1. En un tubo de ensayo de 13 x 100 mm se depositan 5 g de resorcinol. 2. Añadir 1 mL de solución de hidróxido de sodio al 10% 3. Enseguida agregar 5 mL de formaldehido, introducir un alambre doblado a manera de gancho en el extremo que esté en contacto con la solución. 4. Calentar la mezcla en baño maría a 50°C hasta disolución de los cristales agitar para ayudar rotando ocasionalmente el alambre. 5. Una vez disueltos los cristales, se incrementa la temperatura del baño de agua a 70°C y se mantiene por espacio de 10 minutos (que el incremento sea lentamente) 6. Se retira el tubo del baño de agua y se deja enfriar. 7. Con ayuda del alambre se saca la bakelita del tubo. 8. Entregarla en el reporte.

Análisis de resultados 1.- Anote las características que mostró la bakelita obtenida. Color rojizo y ligeramente transparente, bastante resistente.

2.- Escriba la reacción de obtención de la bakelita.

Reacción de condensación entre fenol y el formaldehido en presencia de un catalizador básico o acídico. Al mantener el calor en la presencia del catalizador se forma la bakelita.

3.- Escriba los usos comerciales más importantes de los polímeros en general. Las aplicaciones y los productos poliméricos se pueden agrupar de acuerdo a su uso en diferentes formas: * Envase y empaque * Consumo * Construcción * Muebles * Industrial * Eléctrico-Electrónico * Transportación * Adhesivos y recubrimiento * Médico * Agrícola 4. Escriba el mecanismo de polimerizacion por condensación ionica y por adición de radicales libres Condensación ionica Adición de radicales libres Iniciación Hay una producción continua de radicales primarios del iniciador.

• Propagación

• Terminación (Recombinación y Desproporción)

Nótese el doble enlace terminal con desproporción.

Discusión Durante el desarrollo de esta práctica se observaron los cambios correspondientes en cada uno de los pasos realizados, arrojando como resultado; bakelita (resoles, la cual fue a base de Hidróxido de Sodio. En proporción 2 a 3: el formaldehído sirve de puente entre moléculas de fenol, perdiendo su oxígeno por sufrir dos condensaciones sucesivas, mientras que las moléculas de fenol pierden dos o tres de sus átomos de hidrógeno, en patrones de sustitución en hidrocarburos aromáticos, de forma que cada formaldehído conecta con dos fenoles, y cada fenol con dos o tres formaldehídos, dando lugar a entrecruzamientos. En exceso de fenol, la misma reacción de condensación da lugar a polímeros lineales en los que cada fenol sólo conecta con dos formaldehídos. (López Mendez, 2015, pág. 89) Desde su descubrimiento la bakelita ha tenido un amplio espectro de uso y se hizo aplicable en las nuevas tecnologías como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores. Los usos que continúa teniendo en el siglo XXI es para aisladores de terminales eléctricas, piezas de freno de autos, botones para tapas de ollas, mangos de sartén, asas para enseres de cocina y boquillas de las tradicionales botas de vino. (Castro Súarez, 2014, págs. 79-80). Las resinas de fenol-formaldehído basecatalizadas se hacen con una proporción de formaldehído a fenol de más de uno (generalmente alrededor de 1,5). Estas resinas se llaman resoles. El Fenol, formaldehído, agua y catalizador se mezclan en la cantidad deseada, dependiendo de la resina que se forme, y se calienta. La primera parte de la reacción, se hizo un rojizo de material pegajoso, que es rico en grupos éter hidroximetilo y bencílico. (Lira Gúzman, 2015, pág. 20). “Se obtienen mediante la reacción de fenol y formaldehido bajo condiciones ácidas con

exceso molar en fenol. La relación molar fenol-formaldehido es 1 y el catalizador empleado es el ácido oxálico”. (Castro Súarez, 2014, págs. 23-25) Conclusiones En conclusión, analizando el reporte y los resultados obtenidos en la práctica se puede dar como concluida esta sesión de una manera exitosa. Los resultados fueron los que se esperaban al principio de la práctica. La cual era obtener baquelita. En esta práctica sirvió de mucho ya que se pudo conocer más a fondo sobre la elaboración y las propiedades del polímero, en este caso la baquelita ya que es un producto el cual se usa en muchos productos.

Literatura consultada 1. Áyala Zamorano, R. (2015). ¿Química? Monterrey: Óceano. 2. Castro Súarez, V. (2014). La quimica en la industria. México: Colibrí. Jardínez Velasco, L. (2015). ¿Resinas? Guadalajara: Colibrí. 3. Lira Gúzman, G. (2015). Química aquí. Monterrey: Colibrí. 4. López Mendez, C. (2015). La baquelita en la industria. Monterrey: Oceanico. A.Knop, L.A. Pilato. Springer – Verlag. Berlín (1985). (http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/0000171ii.htm) 5. Sally Jarrett & World Intelligence Network. (1996). HOW DO I KNOW IF IT IS BAKELITE?. 29 de octubre del 2015, de Sally Jarrett & World Intelligence Network Sitio web: http://www.worldint.com/science/bakelite.html Morcillo, Jesús. (1989). Temas básicos de química. 29 de octubre del 2015, de EcuRed Sitio web: http://www.ecured.cu/index.php/Baquelita#Aplicaciones UPV. (2013). Polímeros termoestables. 29 de octubre del 2015, de Universidad Politécnica de Valencia Sitio web: 6. Walaa S.E, Hamdy M, Noha A, Nihal O, Usama F. (2016) Synthesis and characterization of phenol/formaldehyde nanocomposites: Studying the effect of incorporating reactive rubber nanoparticles or Cloisite-30B nanoclay on the mechanical properties, morphology and thermal stability. a Department of Chemistry, Faculty of Science, Alazhar University (Girls Branch), Nasr City, Cairo, Egypt. Instrumento de evaluación Nombre: _____________________________ Grupo: _______ Aspecto a evaluar Resultados

Puntos obtenidos

Calificación ________

Excelente

Suficiente

Deficiente

La información de todos los procesos y hechos están claramente señalados

La información de los hechos son precisos para la mayoría de los eventos reportados

La información es incorrecta o nula para los eventos reportados

20-15

Cuestionario

Puntos obtenidos Discusión

Puntos obtenidos Conclusiones

Puntos obtenidos Literatura consultada

Puntos obtenidos

14-10 Responde del Responde al 90 al 70% de 100% de los los planteamientos planteamientos correctamente correctamente 25 24-15 Proporcionó la información detallada, claramente basada en los datos relacionada a investigacione s previas (referencias) 30-20

La información proporcionada es algo detallada o tiene lo mínimo de referencias

Responde acorde al propósito de la práctica y a los resultados obtenidos 15-10

Responde de manera parcial al propósito de la práctica y a los resultados obtenidos 9-5...