Informe 1 Obtención De Polímeros Sinteticos Y Biodegradables 6z4mw

OBTENCIÓN DE POLÍMEROS SINTETICOS Y BIODEGRADABLES 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar la obtención de polímeros biodegradables como también sintéticos, a partir de otros polímeros de base modificando sus propiedades. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Describir que es un polímero  Mencionar las propiedades que tienen los polímeros.  Nombrar los tipos de polímeros que existen.  Describir que es un polímero sintético.  Explicar acerca de que es un Biopolímero.  Mencionar aplicaciones de los polímeros más usados en la industria.  Describir las reacciones de polimerización  Argumentar sobre el impacto de los polímeros y el medio ambiente.  Realizar la descripción de otros procedimientos paralelos para la obtención de slime. 2. MARCO TEORICO Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena. Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero. La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena. Propiedades físicas Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van de Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.

La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante superior a Tf. Características Los polímeros se caracterizan a menudo sobre la base de los productos de su descomposición. Así si se calienta caucho natural (tomado del árbol Hevea del valle del Amazonas), hay destilación de hidrocarburo, isopreno. Los polímeros pueden ser de tres tipos: a) Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc. b) Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc. c) Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc. Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también polímeros, llamados polímeros inorgánicos. Clasificación de los polímeros según sus propiedades físicas Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros: a) ELASTÓMEROS: Los elastómeros son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. El término, que proviene de polímero elástico, es a veces intercambiable con el término goma, que es más adecuado para referirse a vulcanizados. Cada uno de los monómeros que se unen entre sí para formar el polímero está normalmente compuesto de carbono, hidrógeno, oxígeno y/o silicio. Los elastómeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea, de ahí esa considerable capacidad de deformación. A temperatura ambiente las gomas son relativamente blandas y deformables. Se usan principalmente para cierres herméticos, adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a utilizarse a finales del siglo XIX, dando lugar a aplicaciones hasta entonces imposibles (como los neumáticos de automóvil). b) TERMOPLÁSTICOS: Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar

otros objetos, mientras que en el caso de los termoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces (historial térmico), generalmente disminuyen estas propiedades. Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de poliamida). Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) en que éstos últimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos. Muchos de los termoplásticos conocidos pueden ser resultado de la suma de varios polímeros, como es el caso del vinilo, que es una mezcla de polietileno y polipropileno. c) TERMOESTABLES: Los plásticos termoestables son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. La estructura así formada toma el aspecto macroscópico de una única molécula gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que la movilidad de las cadenas y los grados de libertad para rotación en los enlaces es prácticamente cero. Características: Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión. Los termoestables que se presentan en resina, se puede reforzar en forma relativamente fácil con fibras, como las de fibras de vidrio, por ejemplo, formando así, los plásticos reforzados. Los termoplásticos también se pueden ocupar con esta técnica. Los elastómeros y termoplásticos están constituidos por moléculas que forman largas cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados. Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los solventes más usuales. Polímeros más usados en la industria

Polimerización Son aquellas reacciones que dan lugar a la obtención de un polímero. El progreso de estas reacciones de polimerización depende del grupo funcional o de la estructura molecular del monómero que se polimeriza. Según sean los productos de la reacción de polimerización, se distinguen dos tipos: polimerización por adición y polimerización por condensación. Polimerización por adición  Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo).  Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido).  Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo).  Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo a -aminocarboxianhidro).  Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno). Polimerización por condensación Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas). Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann).

Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos (policondensación del tipo Thiokol). Los polímeros y el medio ambiente: En este último bloque se procede a plantear la problemática medioambiental del uso de polímeros en la vida cotidiana, tanto en el proceso de fabricación, como una vez que se supera la vida útil del objeto. Por un lado, la mayor parte de los polímeros disponibles en el mercado, se obtienen a partir materias primas agotables, lo cual supone a medio plazo una dificultad, en cuanto a su disponibilidad futura, y por otro lado, la difícil degradación en el medio ambiente de la mayoría de los polímeros que se obtienen hoy en día a partir del petróleo. Por citar un caso de problema ambiental, podemos mencionar el de las anillas de plástico que sirven para empaquetar las latas de bebidas y que supone un serio perjuicio para los animales acuáticos. Finalmente se fija la atención del alumno en tres vías para la mejora de los posibles efectos no deseados sobre el medio ambiente de los materiales poliméricos haciendo especial mención sobre el tercer punto. 1. Reciclado de materiales fabricados con polímeros evitando su vertido al medio ambiente mediante transformación en otros objetos. 2. Uso de materias primas renovables en la fabricación de los polímeros frente a las materias primas agotables. 3. Fabricación de polímeros biodegradables Preparación de slime

Comenzaremos mezclando la cantidad de maizena con el agua en el envase de plástico. Usaremos la cuchara hasta lograr una mezcla homogénea. El siguiente paso es darle color a la mezcla. Vamos a agregar la pintura poco a poco. Dependiendo de la

tonalidad que queramos, añadiremos más o menos cantidad. También se puede utilizar purpurina.

Para hacer este slime vamos a hacer dos mezclas diferentes. En la primera mezclaremos cola blanca con unas gotas de pintura o colorante alimenticio. Dependiendo de la tonalidad que queramos, añadiremos más cantidad de pintura o menos. También haremos otra mezcla con detergente y agua. Mezclaremos bien hasta lograr una masa homogénea. A continuación juntamos estas dos mezclas y removemos bien con la cuchara para lograr otra masa bien homogénea. El siguiente paso será amasar, pero esta vez con las manos. 3. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS 3.1 Equipos Denominación Cantidad Unidad Balanza 1 Pza Hornilla 1 Pza 3.2 Materiales Denominación Vaso de precipitado de 100 ml Vaso de precipitado de 400 ml Vidrio de reloj Varilla de vidrio Cuchara para la carpicola Film Gotero Pipeta Propipeta Papel pH 3.3 Reactivos e insumos Denominación Reactivos polímeros sintéticos Carpicola Agua destilada BORAX Colorantes Obtención de un polímero biodegradable Hidróxido de sodio Maicena Agua destilada Obtención de slime Agua destilada BORAX Isopropanol Maicena Jaboncillo líquido Colorantes Papel toalla

Cantidad 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1

unidad Pza Pza Pza Pza Pza Cm Pza Pza Pza Pza

Cantidad

Unidad

4 200 2 Gotitas

Cucharadas ml Cucharadas

18 3 5

ml Cucharadas ml

80 1/4 3 5 5 Gotitas 1

ml Cucharada ml gr ml Rollo

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL -Polímero sintético Para hacer la pelotita lo que se hizo fue: En un vaso de precipitado de 100 ml se colocó una cuchara y media de carpicola, se le hecho la mitad de agua en relación a la carpicola y se lo disolvió con una varilla de vidrio hasta que sea una masa homogénea, luego se le añadió alrededor de una cuchara de borax pero espolvoreándola porque si se le hecha de golpe se forman grumos y no hace homogénea. Se mezcla de forma rápida hasta que se hace como una goma pastosa cuando se ve que se no se va a deshacer y no está muy líquida se saca a las mano (se usó guantes para la manipulación), se amasa en círculos hasta darle forma de pelotita, se verifica si la pelota bota o no y se la guarda en film para evitar que se seque. -polimero biodegradable Primero se colocó 4 cucharadas de maicena (fuente de almidón, es decir polisacárido), a continuación se agregó 10 ml de agua destilada, haciendo que se forme una solución diluida entre estas dos fases, luego con agitación continua se llevó esta sustancia al manto calefactor esperando a que la reacción puede darse previo a que esta llegue a su punto de ebullición, pero antes de este acontecimiento se dio la formación de una muestra sólida, lo cual se debía diluir aumentando un poco de agua. Por efectos de reacción el pH de la sustancia era muy básico por lo cual se introdujo a la mezcla, 18 ml de hidróxido de sodio para neutralizarse, una vez calentada la muestra hasta antes de ebullición se hecho una película de esta muestra en un vidrio reloj, donde se lo dejo enfriar y asi se pudo observar como esta película se requebrajo. -Slime Para hacer la masa elástica lo que se hizo fue: Se colocó en un vaso de precipitado de 600 ml dos cucharas de carpicola con 3 ml de isopropanol y se le añadió colorantes (amarillo y azul). En un vaso de precipitado de 100 ml se preparó cuarta cuchara de borax con 80 ml de agua se disolvió muy bien (para que mejore la solubilidad se lo puso en la hornilla unos minutos). Se mezcló la solución de borax, la solución de alcohol y agua con la carpicola, se la saco a las manos y se mezcló hasta que tenga una forma homogénea se le fue añadiendo, como la mezcla es muy líquida se le añadió poco a poco maicena para que esta absorba el exceso de agua, se le colocó también jaboncillo liquido ya que se llegó a secar mucho el slime y se estaba formando la pelotita sintética, con eso mejoró su flexibilidad. Una vez concluida se la guardo en film para evitar que se seque. 5. MEDICIÓN, CÁLCULOS Y RESULTADOS Características Polímeros sintéticos Olor A plástico nuevo

Polímero biodegradable No percibido

Slime Olor a jaboncillo

Textura

Gomoso

Color

Lila

Se secó y se Tipo plastilina resquebrajó gelatinosa Lechoso Verde

Reacción para la obtención de Slime Cuando la solución de bórax Na2B4O5(OH)4, se añade al alcohol vinílico, se forma un polímero. Este consta de miles de moléculas de alcohol vinílico formando cadenas lineales conectadas entre sí por moléculas de borax

Reacción para obtención de polímero sintético El producto de mezclar borato de sodio Na2B4O5(OH)4 con el acetato de polivinilo presente en la cola (C4H6O2)n son las reacciones químicas:

El proceso de formación comienza cuando el bórax, al disolverse con el agua, libera un ion Na+ y un ion B(OH)4-, los cuales se enlazan a las cadenas largas del acetato de polivinilo de la cola, atrapando moléculas de agua

Reacción de maicena y agua Para este caso podemos considerar que la maicena está compuesto en mayor porcentaje por almidón el cual este es un polisacárido y al mezclarse con agua dará la siguiente reacción:

(C6H10O5)n +H20 n=4-100

Esta práctica se realizó con el fin de demostrar cómo obtener polímeros a partir de otros polímeros base, para posteriormente analizarlos y ver que características han variado debido al proceso de trasformación que se dio.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Para el polímero sintético Se pudo ver que si se echaba de golpe el borax se formaban grumos que ya no se podían deshacer eso originó que se realice dos veces el experimento, ya que en la segunda vez se tuvo más cuidado de espolvorear el perborato para evitar estas formaciones. También algo importante es la cantidad de agua que se le pone ya que si le coloca mucha, requiere más perborato pero como se coloca una determinada cantidad de carpicola esto afecte en su resistencia a la presión, ya que al formar la primera bolita esta se rompió. Con respecto a la homogeneidad de la masita, no se pudo obtener una pelotita homogénea se observan en ella surcos y por más que se intente unificarlo todo no se puede una vez finalizada su reacción. Se concluye que la clave de la homogeneidad de la masita está en la mezcla ya que si no se la hace de forma rápida Para el polímero biodegradable En el proceso se dio la formación de una fase solida lo que aconteció de que se haga la solución un poco más diluida, también se tuvo problemas con el PH ya que este era de un valor aproximado de 4, por lo cual se procedió a neutralizar el mismo con la ayuda de la adición de hidróxido de sodio, la cual no afecta a la reacción. La muestra quedo como una capa semisólida requebrada encima del vidrio de reloj. El fin de este proceso era verificar como actúa un polímero natural, para obtener un polímero sintético. Para el slime Se observó que si no se le agregaba un exceso de agua este formaba la masita de la pelotita por lo que como se hizo seco se le fue añadiendo poco a poco agua destilada y jabón y de a poco lo que se hallaba ya endurado se fue ablandando hasta tomar una forma similar al slime pero

como la cantidad de los líquidos no es calculada se volvió muy húmeda y se le agrego maicena lo que le dio la característica de suavidad. Valga la aclaración no salió bien el experimento porque se formó algunos grumos. - Para posteriores prácticas se recomienda renovar sus reactivos ya que la carpicola estaba sobre su fecha de vencimiento, el perborato por el comportamiento que tuvo en casi todos los experimentos daba a pensar que está contaminado o que ya tiene tiempo y perdió sus cualidades. 7. CUESTIONARIO 1. Cuáles son las características y usos de cada uno de los polímeros obtenidos en la práctica? Las características de los polímeros obtenidos ya se encuentran especificados en el apartado de cálculos. El uso para estos polímeros es netamente de investigación, para realizar pruebas posteriores como de solubilidad y caracterización de los mismos con el fin de poder realizar una clasificación mucho más minuciosa. 2. Indique que le sucede a sus polímeros después de dejarlos secar por unos días. Encuentra una explicación El tetraborato de sodio NaB(OH)4, se disuelve en agua dando el ion Na+ y un ion tetraborato B(OH)4- .Los iones tetraborato enlazan las largas cadenas de moléculas de acetato de polivinilo(carpicola) también mediante enlaces de hidrogeno aprisionando las moléculas de agua. Estas tienen tendencia a escapar por simple evaporación, por lo que si queremos conservar los polímeros no hay que dejarlos al aire libre. 3. Consulte las características del adhesivo vinílico que utilizó en la práctica y diga qué tipo de polimerización realizó: ¿de condensación o de adición?

Como esta cola está hecha principalmente de termoplástico natural vinil acetato, y esta es una molécula del siguiente tipo:

Se observa que tiene grupo funcional por lo cual la reacción que se realizo fue de poli condensación. Esto se puede respaldar con la definición de este tipo de polimerización: En esta reacción química, una molécula pequeña es eliminada. Los polímeros comunes en este grupo incluyen algunos poliésteres y formaldehído de urea. Estos polímeros pueden ser termoplásticos al natural. 4. Proponga una reacción química para explicar los procesos realizado en la práctica. Las reacciones se hallan especificadas en la parte de cálculos 8. BIBLIOGRAFIA https://www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html http://aula.educa.aragon.es/datos/AGS/Quimica/Unidad_08/page_26.htm https://www.ecured.cu/Pol%C3%ero https://es.idoub.com/doc/57861610/Informe-de-Polimeros https://es.slideshare.net/great-ayuda/qumica-4-medio-informe-de-polimerizacin-creacin-deun-polmero-sinttico https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6425/03INTRODUCCION.pdf https://www.hogarmania.com/decoracion/manualidades/otros/201709/como-hacer-slimecasero-37199.html http://www.pinturasmonopol.com/s/files/carpicola.pdf https://es.slideshare.net/berthatonks/practicas-de-polimeros