Practica 5 quimica básica OBTENCION DE UN POLIMERO PDF

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Practica 5 de química básica...

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Instituto Politécnico Nacional. ESIME - Unidad Culhuacán QUÍMICA BÁSICA Profesora: Rosa María Gómez Vázquez. Practica 5: Obtención de un Polímero. Alumnos: Ortiz Leonardo Grupo: 1EM24.

1. OBJETIVOS: Que el alumno: • Aplicará el método por condensación para obtener un polímero • Identificará el tipo de polímero obtenido a partir de sus propiedades físicas y químicas. 2. FUNDAMENTO TEORICO: Los polímeros o comúnmente conocidos como materiales plásticos, día con día han estado sustituyendo a otros materiales tales como metales, concretos o vidrios. El uso de los plásticos se ha extendido tanto, a tal grado que existe una gran gama de ellos que desconocemos, por eso es necesario adentrarse al mundo de estos materiales, con el fin de conocer los grados y tipos de plásticos que existen con el fin de darles una mejor aplicación y por ende un reciclaje adecuado. Historia de los polímeros Todos estamos inmersos en el uso cotidiano de los materiales poliméricos, desde los Ingenieros químicos, en materiales, industriales, mecánicos e incluso el propio lector de este artículo, todos interactuando con estos materiales bajo cierto grado; debido a esto, algunos han llamado a nuestro tiempo la era de los polímeros. En la Grecia antigua todo material era clasificado como animal, vegetal o mineral, los alquimistas dieron gran importancia a los minerales, mientras que los artesanos daban uso a los materiales de origen vegetal y animal. Los primeros plásticos de la historia procedían de las proteínas de las carnes duras envejecidas o cocinadas, o de la proteína de huevo, conocida como albumina, que se encuentra en la clara del huevo, y que se obtenía a través de su calentamiento con la mezcla de vinagre. Los primeros seres humanos a través de prueba y error, aprendieron a procesar, teñir y tejer fibras que se basaban en proteínas naturales, tales como la lana, seda y fibras de hidratos de carbono mejor conocidas como el lino y algodón. Orgullosamente nuestra cultura azteca también se adentró con grandes avances en los inicios e usos de los materiales plásticos, tal es el caso de la civilización Azteca, en la cual los primeros mexicanos utilizaban caucho para fabricar utensilios elásticos o impermeabilizar tejidos. (Seymour, 2002) De ahí en adelante muchos científicos realizaron experimentos tratando de procesar polímeros sintéticos y no fue sino hasta el año de 1862 cuando en Londres un químico llamado Alexander Parkes descubrió el primer termoplástico el cual llamó Parkesina, que funcionó como sustituto del marfil, ya que originalmente se utilizaba para moldear productos. Pero el gran avance de los plásticos llegó hasta el descubrimiento del primer plástico sintético tipo comercial llevado a cabo por un químico belga nacionalizado americano, L.H. Baekeland, quien se dio a la tarea de descubrir en 1939 la reacción de polimerización del fenol y el formaldehido, denominándolo y patentándolo como bakelita, y que es uno de los plásticos utilizados hasta el día de hoy. (Groover, 1997).

Propiedades de los polímeros La palabra plásticos se utilizó como sustantivo de polímeros en el año de 1909, los plásticos forman parte de una gran gamma de materiales poliméricos que son formados por moléculas extremadamente grandes. Debido a las propiedades únicas que estos materiales presentan, han desplazado y sustituido de manera creciente a componentes metálicos en diversas aplicaciones. Las principales propiedades que presentan los polímeros son: resistencia a la corrosión de los productos químicos, baja conductividad eléctrica y térmica, baja densidad o bajo peso, alta relación resistencia a peso particularmente cuando son reforzados con fibras como la fibra de vidrio, reducción del ruido, apariencia agradable de colores y transparencias, bajo costo y facilidad de manufactura. Pero el principal aspecto de la sustitución por los metales es debido a que los materiales poliméricos resisten más a la corrosión aunada al bajo peso. La palabra plásticos procede del griego plastikos que significa “capaz de ser moldeado”. Los polímeros son en sí, moléculas de cadena larga que se forma a partir de polimerización, que es mediante el enlace cruzado de diferentes monómeros. Un monómero es la unidad básica de un polímero; la palabra mero proviene del griego mero que significa “parte”, indica la unidad repetitiva más pequeña. La palabra polímeros significa “muchos meros” o unidades, repetidas miles de veces en una estructura de cadena. La mayoría de los monómeros son materiales orgánicos que contienen átomos de carbono que se unen mediante enlaces covalentes con otros átomos como los de hidrógeno, nitrógeno, cloro, flúor, azufre y silicio. (Kalpakjian, 2008) Tipos de polímeros Los polímeros se clasifican de varias formas: según la manera en que las moléculas son sintetizadas, en función de su estructura molecular, por su familia química, por el tipo de aplicación, etc. Sin embargo, el método más usado para describir los polímeros es en función de su comportamiento mecánico y térmico, que está en repercusión de la estructura molecular; la tabla 1 compara las tres clases principales de polímeros, de igual forma, se muestra un diagrama de su estructura interna.

Clasificación y estructura de los polímeros de ingeniería. (Askeland, 1998)*** Los polímeros termoplásticos se componen de largas cadenas producidas al unir moléculas pequeñas o monómeros y típicamente se comportan de una manera plástica y dúctil (capacidad de hacerse en hilos). Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polímeros se ablandan y se conforman por flujo viscoso, también estos polímeros se pueden reciclar con facilidad, ya que no existen enlaces cruzados en su estructura. La mayoría de plásticos que usamos a diario y que tienen relación con contenedores de comida, caen dentro de esta categoría. Los polímeros termoestables están compuestos por largas cadenas de moléculas con fuertes enlaces cruzados entre las cadenas para formar estructuras de redes tridimensionales. Estos polímeros generalmente son más resistentes, aunque más frágiles, que los termoplásticos. Los termoestables no tienen una temperatura de fusión fija y es difícil reprocesarlos una vez ocurrida la formación de enlaces cruzados, esto es que una vez fundidos ya no es posible volverlos a fundir, ya que estos tienden a quemarse y degradarse. Ejemplos de este tipo de plásticos son los contactos de nuestra casa, partes que deban soportar altas temperaturas dentro de componentes eléctricos y electrónicos, engranes en autos, tarimas plásticas, etc. Los elastómeros, incluyendo el caucho, tienen una estructura intermedia, en la cual se permite que ocurra una ligera formación de enlaces cruzados entre las cadenas. Los elastómeros tienen la capacidad de deformarse elásticamente en gran proporción sin cambiar de forma permanentemente. (Askeland, 1998). Ejemplos de elastómeros son las ligas, llantas, esponjas, en si todo material que se pueda estirarse y lograr regresar a su estado normal sin deformarse. *Tabla tomada de: http://www.itsteziutlan.edu.mx/site2010/index.php? option=com_content&view=article&id=594:polimeros-materiales-deingenieria&catid=27:artlos&Itemid=288

3. REACTIVOS:       

Solución de folmadehido al 38.4% Fenol C6H5OH Ácido sulfúrico concentrado H 6SO4 Alcohol etílico Acetona Xileno Tolueno 4. EQUIPO:

         

1 Tubo de ensayo de 15cm de largo x 2.5 cm de diámetro. 1 Vaso precipitado de 250 ml 4 vasos precipitados de 100 a 150 ml. 1 Parilla eléctrica 1 Pinza para tubo de ensayo 1 Termómetro de 0° a 100° C 1 Vidrio de reloj 1 Agitador de vidrio 1 Crisol de hierro 1 Mechero de Bunsen.

MATERIAL QUE DEBIERON TRAER LOS ALUMNOS POR EQUIPO  2 Pares de guantes de látex resistentes a compuestos químicos  Lentes de seguridad  1 mascarilla con filtros para gases.

5. MÉTODO DE OPERACIÓN:

PASO 1 Se pone la parrilla eléctrica a calentar con el crisol de hierro que ya tiene arena adentro.

PASO 2 En el tubo de ensaye colocar EN ORDEN 3grs de fenol, 5ml de solución de formaldehido al 38% y 1ml de ácido sulfúrico concentrado. CUIDADO CON EL ACIDO, QUE LOS REACTIVOS NO TOQUEN LA PARED DEL TUBO

PASO 4 Inicia el calentamiento del tubo agitando constantemente hasta que se lleve a cabo toda la reacción.

PASO 3 Sujete con la pinza el tubo de ensaye y colóquelo en forma vertical dentro del crisol CUIDADO QUE EL TUBO NO APUNTE DIRECTAMENTE A LA CARA DEL QUE TOMA EL TUBO NI LA CARA DE OTROS COMPAÑEROS, QUITARSE DE EN MEDIO.

PASO 5 Suspenda el calentamiento una vez terminada la reacción y retire el tubo de ensaye, deje

PASO 6 Trate de sacar el producto del tubo, si es necesario, enrolle en una franela y rompa el tubo, ponga el producto en el vidrio de reloj. Observe y anote.

6. TABLAS DE RESULTADO EXPERIMENTAL Y FINAL a) Características físicas del polímero obtenido ASPECTO

COLOR

OLOR

Con orificios en el exterior y dureza considerable

Hueso – Gris muy claro Amarillo

Olor específico (Plástico)

b) Ensayo a la flama

FUNDE O ABLANDA

Ablanda.

COMPORTAMIENT O DE LA COMBUSTIÓN Sacó chispas

ASPECTO DE LA FLAMA

OLOR DE LOS HUMOS

COLOR DE LOS HUMOS

Se notó un color violeta

Específico (Combustión de PET)

Gris (como la combustión del papel)

c) Resultado de solubilidad ALCOHOL ETÍLICO Soluble

XILENO

ACETONA

TOLUENO

Soluble

Insoluble

Insoluble

7. CONCLUSIONES: Los polímeros, comúnmente usados en la ingeniería como aislantes, son una parte importante para la electrónica, es importante conocer su obtención, así como tipos de polímeros que hay, además de sus reacciones con otros reactivos, para así ver su comportamiento y poder sacar provecho de ellos.

8. BIBLIOGRAFÍA:

 Alain Pénicaud (1996) “Viaje al centro de la materia”. México, UNAM, Facultad de Química.  Chang, R (2014) “Química la ciencia central”. México. Mc Graw Hill.  Sánchez Echeverría, Judith Dora (2005). Química I. México. [En línea]. Vol. 1. Recuperado: 8 de Octubre 2016 a las 17:50. De: http://prepaunivas.edu.mx/v1/images/pdf/libros/quimica_I.pdf...