química - iv° medio (1)

SILVINA IRIBERRI DE DAZLICENCIADA EN EDUCACIN Y

PROFESORA DE QUMICAPONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE CHILE.

ROMINA MARTNEZ ORELLANALICENCIADA EN CIENCIAS CON MENCIN EN QUMICA,

UNIVERSIDAD DE CHILE.MAGSTER EN FISICOQUMICA MOLECULAR,

UNIVERSIDAD ANDRS BELLO.

QUMICATEXTO DEL ESTUDIANTE

4EducacinMedia

Quimicainicio_12ene_Quimica1medio03-07-1212:38Pgina1

El Texto del Estudiante Qumica 4, para Cuarto Ao de Educacin Media, es una obra colectiva, creada ydiseada por el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, bajo la direccin general de

MANUEL JOS ROJAS LEIVA

COORDINACIN DE PROYECTO:Eugenia guila Garay

COORDINACIN REA CIENCIAS:Marisol Flores Prado

AUTORES:Silvina Iriberri de DazRomina Martnez Orellana

EDICIN:Patricia Ortiz Gutirrez

REVISIN DE ESPECIALISTAS:Jos Toms Lpez VivarMatas Carrasco KindFranklin Rosales SalazarPablo Valds ArriagadaSonia Valdebenito Cordovez

CORRECCIN DE ESTILO:Isabel Spoerer VarelaAstrid Fernndez BravoMarcela Len SquadritoGabriela Precht Rojas

DOCUMENTACIN:Paulina Novoa VenturinoMara Paz Contreras Fuentes

La realizacin grfica ha sido efectuada bajo la direccin deVERNICA ROJAS LUNA

con el siguiente equipo de especialistas:

COORDINACIN GRFICA:Carlota Godoy Bustos

COORDINACIN GRFICA LICITACIN:Xenia Venegas Zevallos

JEFE DISEO REA CIENCIAS:Sebastin Alvear Chahun

DIAGRAMACIN:Gina Casas HernndezLoreto Figueroa Lizana

ILUSTRACIONES:Juan Esteban del Pino BriceoMarcelo Cceres vilaLuis Parraguez Tudelalvaro Carrasco Saa

FOTOGRAFAS:Csar Vargas UlloaArchivo Editorial

CUBIERTA: Xenia Venegas Zevallos

PRODUCCIN:Germn Urrutia Garn

Quedanrigurosamenteprohibidas,sinlaautorizacinescritadelostitularesdel"Copyright",bajolassancionesestablecidasenlasleyes,lareproduccintotalo

parcialdeestaobraporcualquiermediooprocedimiento,comprendidoslareprografayeltratamientoinformtico,yladistribucinenejemplaresdeella

mediantealquileroprstamopblico.

2010,bySantillanadelPacficoS.A.deEdicionesDr.AnbalArizta1444,Providencia,Santiago(Chile)

ImpresoenChileporQuad/Graphics.ISBN:978-956-15-1756-1

InscripcinN:197.837

Setermindeimprimiresta3 edicinde93.600ejemplares,enelmesdeNoviembredelao2012.

www.santillana.cl


PRESENTACIN

El texto Qumica 4, para Cuarto Ao de Educacin Media, tiene elpropsito de ayudarte a entender temas de gran inters actual, comola composicin y aplicacin de los polmeros naturales y sintticos, laradiactividad en el contexto de la tecnologa nuclear y los procesosproductivos vinculados a la industria qumica, aplicando en el estudiode ellos los conocimientos adquiridos en los aos anteriores.

As conocers la qumica del carbono aplicada a los procesos deproduccin de plsticos y fibras sintticas y a los procesos que hacenposible la vida en nuestro planeta. Comprenders cmo se producenlas reacciones nucleares, tema muy vigente e interesante, y podrsadvertir las diferencias de estas con las reacciones qumicas queocurren en nuestro entorno. Por ltimo, conocers el objetivoprincipal de la industria qumica y los procesos que hacen posibleobtener las materias primas que se utilizan en la fabricacin deproductos.

En tu ltimo ao escolar, es nuestro mayor anhelo ofrecerte unTexto que te ayude a comprender mejor los procesos que ocurrenen el mundo que te rodea y enteder cmo la Qumica influye ennuestra sociedad.

Presentacin I 3

Este libro pertenece a:

Nombre:

Curso:

Colegio:

Te lo ha hecho llegar gratuitamente el Ministerio de Educacin a travs del establecimiento educacional en el que estudias.Es para tu uso personal tanto en tu colegio como en tu casa; cudalo para que te sirva durantevarios aos.Si te cambias de colegio lo debes llevar contigo y al finalizar el ao, guardarlo en tu casa.

Que te vaya muy bien!

Quimica inicio_12ene_Quimica 1 medio 02-10-12 18:12 Pgina 3

ORGANIZACIN DEL TEXTO DEL ESTUDIANTE

El Texto del Estudiante Qumica 4 se organiza en cuatro unidades, cuyos tipos de pgina presentan la estructura y lascaractersticas que a continuacin se describen.

Doble pgina, que incluye imgenes representativasde los principales temas que estudiars en la Unidad.

IntroduccinBreve texto que te aproxima a los contenidos que seabordarn en la Unidad.

Lo que sIncluye preguntas relacionadas con las imgenes deestas pginas y con el contenido central de la Unidad.

Lo que aprenderEsquema que presenta los aprendizajes esperados dela Unidad, y los grandes temas y conceptos asociadosa estos.

ConversemosTe invita a comentar con tus compaeros ycompaeras sobre una temtica de inters.

INICIO DE UNIDAD1

2

4 I Qumica 4

Evaluacin inicial destinada a medir los conocimientosprevios necesarios para que puedas abordar la Unidad.Incluye la seccin Lo que me gustara saber, en la que podrs plantear interrogantes que sernrespondidas a travs del estudio de la Unidad.

EVALUACIN DIAGNSTICA

Actividad exploratoria Actividad de indagacinparcial, a travs de la cual seinicia cada Tema de la Unidad.

Conceptos claveSignificado de trminos citadosen el Texto, cuya definicinfacilita tu lectura.

ReflexionemosTema relacionado con los contenidos,para que comentes y reflexiones contus compaeros y compaeras.

Rincn del debateTe invita a discutir y manifestar tusideas frente a un tema controversial.

INICIO DE UNIDAD Y DESARROLLO DE CONTENIDOS3


QUMICA 4

Organizacin del Texto del Estudiante I 5

Ejemplo resuelto Se describen los pasos que te guiarn en la resolucin delproblema propuesto. Luego, a travs de nuevos ejercicios,podrs aplicar el procedimientoaprendido.

Conexin conVinculacin de algunoscontenidos qumicos conotras reas del conocimiento.

Inter@ctividad Vnculo con pginaswebs relacionadascon algunoscontenidos tratados.

ActividadA travs de ellaspodrs desarrollardiversas habilidadespara iniciar o consolidarel aprendizaje de loscontenidos.

Sntesis y Evaluacin de proceso Doble pgina, que cierra cada Tema, en la quese integran y evalan los principales contenidostratados. Incluye la seccin Me evalo,mediante la cual podrs evaluar tus logros.

Lectura cientficaA travs de laexposicin de untema actual, podrsdescubrir cmoalguno de loscontenidos de laUnidad se vinculancon la ciencia, latecnologa y la sociedad.

Taller cientficoActividad en la que trabajars como lo hacenlos cientficos y cientficas, planteando hiptesis,experimentando e interpretando resultados.


ORGANIZACIN DEL TEXTO DEL ESTUDIANTE

Sntesis de la UnidadResumen grfico (infografa) de loscontenidos de la Unidad que incluyeuna breve definicin o descripcin delos principales conceptos.

PGINAS FINALES DE LA UNIDAD

6 I Qumica 4

Qumica en la Historia Grfica lineal en la que se presentan,cronolgicamente, los aportes de algunosinvestigadores e investigadoras, cuyostrabajos se relacionan con la Unidad.Adems, se entrega una visin general deciertos hechos histricos relevantes.

4


5 PGINAS DE ANEXOS

Organizacin del Texto del Estudiante I 7

Evaluacin final Evaluacin sumativa de la Unidad,destinada a la verificacin de losaprendizajes esperados que has logrado.Incluye la seccin Lo que ahora s.

Proyecto cientfico Actividad que da trmino ala Unidad, a travs de lacual podrs desarrollarprocedimientos relativos alquehacer cientfico.

Informacin que te servir paraapoyar tu trabajo a lo largo delas unidades.

QUMICA 4


NDICE

8 I Qumica 4

La qumica de los polmeros 101Unidad

Evaluacin diagnstica 12

Tema 1 Introduccin a los polmeros (Actividad exploratoria)

14

1. Caractersticas generales de los polmeros 15

2. Clasificacin de los polmeros 16

Taller cientfico 19

Sntesis - Evaluacin de proceso 20

Tema 2 Polmeros sintticos (Actividad exploratoria)

22

1. Historia de los polmeros sintticos 23

2. Clasificacin de los polmeros sintticos 24

3. Polmeros por adicin 26

4. Polmeros por condensacin 30

Taller cientfico 34

5. Industria de los polmeros 36

6. Impacto ambiental por la utilizacin de plsticos 37


Sntesis de la Unidad 42

Qumica en la Historia 44

Evaluacin final 46

Proyecto cientfico 49

Materia y energa: radiactividad natural e inducida 903Unidad

Tema 3 Fenmenos nucleares inducidos y sus aplicaciones (Actividad exploratoria)

120

1. Radiactividad inducida 121

2. Fisin nuclear 122

3. Fusin nuclear 124

4. Relacin masa-energa en las reacciones de fisin y de fusin

125

5. Aplicaciones pacficas de la fisin nuclear 126




Evaluacin final 142



Tema 1 Propiedades del ncleo atmico (Actividad exploratoria)

94

1. Ncleo atmico 952. Qu mantiene unidas a las partculas

del ncleo?97

Taller cientfico 98


Tema 2 Radiactividad natural (Actividad exploratoria)

102

1. Radiactividad 1032. Decaimiento radiactivo y tipos de radiacin

104

3. Series radiactivas 109

4. Velocidad de desintegracin radiactiva 110

Taller cientfico 112



ndice I 9

Anexo 1 208

Anexo 2 209

Anexo 3 210

Solucionario 214

ndice temtico 222

Bibliografa 224

Polmeros naturales 502Unidad


Tema 1 Carbohidratos y cidos nucleicos (Actividad exploratoria)

54

1. Polmeros de inters biolgico 55

2. Carbohidratos 56

Taller cientfico 59

3. cidos nucleicos 60


Tema 2 Protenas(Actividad exploratoria)

66

Extraccin y procesamiento de materias primas 1464Unidad


Tema 1 Los materiales como materia prima (Actividad exploratoria)

150

1. Los minerales y sus caractersticas 151

2. Minerales metlicos y no metlicos 152

3. Etapas del proceso productivo de las materias primas

153


Tema 2 Recursos minerales metlicos (Actividad exploratoria)

158

1. Procesos metalrgicos 159

2. El cobre 160

3. El hierro 166


4. Otros metales de inters 170

5. Desarrollo sustentable 172


Tema 3 Recursos minerales no metlicos (Actividad exploratoria)

176

1. Obtencin de carbonato de litio y de litio 177

2. El azufre 179

3. El salitre 181

4. El yodo 184

Sntesis - Evaluacin de proceso 186Tema 4 Cermica, vidrio y cemento

(Actividad exploratoria)188

1. Las cermicas 189

2. El vidrio 190

3. El cemento 194





Evaluacin final 204


1. Qu son las protenas? 67

2. Niveles estructurales de las protenas 72

Taller cientfico 74

3. Protenas funcionales: las enzimas 78




Evaluacin final 86


QUMICA 4


10 I Unidad 1

1Unidad La qumica de los polmeros El ser humano, imitando la formaen que la naturaleza fabricamolculas orgnicas, ha logradosintetizar una serie depolmeros.

Muchos han bautizado el sigloXX como la era del plstico,debido al explosivo desarrollo dela industria del plstico y lacomercializacin de nuevosmateriales sintticos, conatractivas propiedades qumicas yfsicas que no estn presentes enlos productos naturales, y que, dealguna manera, han desplazado lautilizacin de estos ltimos.

La produccin de materialessintticos se ha incrementandocon el transcurso del tiempo,respondiendo a las necesidadesde una sociedad altamenteindustrializada.

Lo que sLee y comenta las siguientes preguntas con tus compaeros y compaeras.

1. Por qu crees que al siglo XX se le ha llamado la era del plstico?2. Qu polmeros sintticos conoces? Seala tres.3. Conoces los efectos ambientales que provoca el uso indiscriminado de polmeros sintticos?

Comntalos.4. Qu diferencias hay entre los polmeros que se obtienen de la naturaleza y aquellos que son

sintetizados por el ser humano? Explica.5. Qu caractersticas crees que comparten los polmeros naturales y los artificiales?

UNIDAD 1_12ene_QUIMICA 03-07-12 12:39 Pgina 10

La qumica de los polmeros I 11

Lo que aprender

La qumica de los polmeros

Tema 2 Polmeros sintticos

ConversemosLee la siguiente informacin y, luego, comenta las preguntas con tus compaeros y compaeras.

El avance en la elaboracin de productos sintticos ha provocado un aumentoexplosivo en la cantidad de desechos plsticos que se eliminan anualmente, lo que ha llevado a distintos pases a tomar medidas que reduzcan laproduccin y utilizacin de estos productos. En pases como Estados Unidos y el nuestro se est incentivando el remplazo de las bolsas plsticas de los supermercados por las de papel y gnero, ya que los residuos plsticospueden permanecer por dcadas o siglos sin destruirse, debido a su alta resistencia a la corrosin, al agua y a la descomposicin bacteriana; todo esto convierte a los plsticos en residuos difciles de eliminar y,consecuentemente, en un grave problema ambiental.

1. Qu opinan sobre la medida adoptada por algunos pases respecto deluso de bolsas plsticas?

2. Qu desventajas tiene para el medioambiente la utilizacin deproductos cuyo proceso de degradacin tarda mucho tiempo?

3. Averigen qu estrategias se han diseado para reducir la cantidad de desechosplsticos y analicen cul de ellas sera posible de aplicar en el lugar donde viven. Luego, comntenlas en el curso.

Reconocer las estructurasde polmeros orgnicos y las unidades que intervienen

en su formacin.

Comprender cmo ocurrela formacin de polmeros a travs de reacciones

de adicin.

Distinguir las diversaspropiedades fsicas de losmateriales polimricos y

comprender sus aplicaciones.

Polimerizacin por adicin

Polimerizacin por condensacin

Aplicaciones y usoscomerciales de los polmeros

Caractersticasgenerales delos polmeros

Clasificacin delos polmeros

Tema 1 Introduccin a los polmeros

Gentileza Conam

a, Com

isin N

acional de Medio Ambiente.


12 I Unidad 1

EVALUACIN DIAGNSTICA

1. Cuntos tomos de carbonos primarios, secundarios,terciarios y cuaternarios tiene el isooctano? Explica.

2. Cul es el nombre oficial, segn lo establecido por laIUPAC, para el isooctano?

3. Si sabemos que el elemento carbono presenta unaparticularidad muy importante, que es su capacidad dehibridacin (reordenamiento electrnico), qu tipo dehibridacin presentan todos los tomos de carbono deeste isooctano?

4. Cul es la valencia y el ngulo de enlace que tiene eltomo de carbono cuaternario del isooctano?

1. Seala los grupos funcionales que estn presentes en cada molcula. Cules son las principalesdiferencias entre estos dos aminocidos?

2. Marca el carbono de ambas molculas y represntalo tetradricamente.

3. Dibuja la estructura de la molcula que resultara al unir estos dos aminocidos a travs de una reaccin qumica.

I Observa la estructura molecular del isooctano y, luego, responde por escrito.

II Observa las estructuras de los siguientes aminocidos y responde.

III Identifica y escribe los grupos funcionales existentes en la siguiente molcula.

A B

H3C

H3C

H3C

H2CH3

CH3

CH CC

O

H

Glicina (Gly)

H2N CH C OH

CH3

Alanina (Ala)

OH

O

H N

O

O

OH

O

H2N CH C OH

Isooctano


EVALU

ACINDIAG

NSTIC

AUNIDAD 1


1. Cul es el estado fsico de cada uno de estos compuestos a temperatura ambiente (25 C)?

2. Qu relacin hay entre el estado fsico a temperatura ambiente y las fuerzas intermoleculares queestabilizan a los compuestos indicados en la tabla? Fundamenta tu respuesta.

3. Identifica cada serie homologa presente en la tabla N 1. Luego, determina qu relacin hay entre lamasa molar y el punto de ebullicin de los compuestos orgnicos de cada serie homloga.

IV Seala el nombre de las siguientes estructuras segn las nomenclaturas establecidas por la IUPAC.

V Lee y analiza la informacin que se presenta en la tabla y responde las preguntas sealadas.

A partir de la seccin Lo que aprender, de la pgina 11, y de tus conocimientos e inquietudes, te invitamos aescribir en tu cuaderno cuatro o cinco preguntas cuyas respuestas te gustara encontrar en esta Unidad. Por ejemplo:

1. Qu es un polmero?, qu es un monmero?

2. Cul es la diferencia entre un polmero natural y uno sinttico?

3. Cules son las aplicaciones comerciales de los polmeros sintticos?

Lo que me gustara saber

O

H H

O

OH

H3C CH2 NH2

1.

2.

3. OH

H2C CH2

H2C CHCI

4.

5.

6.

Compuesto Masa molar (g mol-1) Punto de ebullicin (C)

Metano 16,04 -161,4

Metanol 32,04 64,7

Etano 30,07 -88,6

Etanol 46,07 78,4

Propano 44,09 -42,2

Propanol 60,09 97,8

Fuente: Handbook of Chemistry and Physics. 84th edition (2003-2004).

Tabla N 1: Comparacin de la masa molar y punto de ebullicin de algunos compuestos orgnicos.


14 I Unidad 1

De qu manera la estructura que presenta un polmero puede condicionar sus propiedades fsicas?

A. AntecedentesLos polmeros, en general, presentan propiedades fsicas diferentes a las de otras molculas orgnicas demenor tamao. El gran volumen de estas macromolculas hace que experimenten fuerzas intermolecularessustancialmente mayores. En efecto, las cadenas de los polmeros lineales se empacan estrechamente enuna forma regular, presentando un rango de temperatura en el que se funde, que es ms elevado que enpolmeros formados por molculas orgnicas de menor tamao y de estructura similar; lo mismo sucede alcompararlo con el rango de temperaturas en el que funde un polmero de masa similar, pero que presentauna estructura ramificada.

Otro aspecto a considerar en la organizacin y estructura de un polmero es la estereoisomera. La formadel ismero cis dificulta el empaquetamiento de las cadenas moleculares, lo que genera fuerzasintermoleculares dbiles; esto explica su bajo punto de fusin en relacin al ismero trans, cuya disposicinespacial permite un empaquetamiento eficaz.

B. HiptesisPropn una hiptesis a la pregunta planteada inicialmente.

C. ProcedimientoLee y analiza la informacin que se presenta en la tabla respecto de las propiedades qumicas y fsicas detres polmeros constituidos nicamente por tomos de carbono e hidrgeno.

D. Anlisis y conclusionesLee y responde las siguientes preguntas en tu cuaderno.

1. Qu fuerza o fuerzas intermoleculares crees que estn principalmente involucradas en la estabilidadelectrnica de estos tres polmeros?

2. En cul de los tres polmeros existe mayor fuerza intermolecular?, por qu?

3. Por qu el polmero A tiene el mayor punto de fusin?

4. Por qu el polmero C presenta el menor punto de fusin?

5. Por qu el polmero B posee mayor punto de fusin con respecto del polmero C? Explica.

Introduccin a los polmeros1TemaActividad exploratoria

Polmero Forma del polmeroFuerzas

intramolecularesMasa molar(g mol-1)

Isomerageomtrica

Punto defusin (C)

A Ramificado Covalente simple 25 000 No presenta 150

B Lineal Covalente doble 15 000 Trans 80

C Lineal Covalente doble 10 000 Cis 60



Actividad 1 Identificar e interpretar

1. Caractersticas generales de los polmeros

DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

UNIDAD 1 - TEMA 1

Conceptos clave

polmero: macromolcula formada porunidades monomricas que se repiten.

monmero: unidad bsica a partir dela cual se obtiene un polmero.

1. Consigan distintos materiales de uso comn. Luego,clasifquenlos segn su origen: natural o sinttico.a. Cul de ellos servira como materia prima para

la elaboracin de otros materiales?b. Elige tres materiales de origen natural; qu

diferencias y semejanzas estructurales crees queexisten entre ellos?

2. Observa la imagen y, luego, responde las preguntas entu cuaderno.a. Define el concepto de monmero y polmero.b. En qu consiste el proceso de polimerizacin?c. Si cambiramos el orden de la posicin de los

monmeros, qu crees que ocurrira con elpolmero? Explica.

Es difcil poder imaginar que exista alguna relacin entre la clara del huevo,el papel, un envase de bebida desechable y el material gentico de unaclula. Sin embargo, si analizamos detenidamente la estructura de lasmolculas que conforman cada uno de los ejemplos sealados, veremosque tienen caractersticas comunes. Por ejemplo:

todas estas molculas poseen una masa molecular muy alta, mayor a 10 000 unidades, caracterstica por la cual tambin se llamanmacromolculas (de macro = grande).

estn formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casisiempre, un patrn determinado. Esta particularidad les confiere el nombrede polmeros, donde cada unidad se conoce como monmero.

En la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polmeros quese denominan polmeros naturales. Algunos se conocen desde laantigedad, tales como el algodn, la seda y el caucho. Los polisacridos,las protenas y los cidos nucleicos tambin son polmeros naturales quecumplen funciones biolgicas de extraordinaria importancia en los seresvivos, y por ello se les llama biopolmeros.

Muchos de los materiales que utilizamos a diario estn hechos depolmeros sintticos, es decir, macromolculas creadas en un laboratorioo en la industria. El polietileno de los envases plsticos, el poliuretano delas zapatillas y el rayn de una prenda de vestir son polmeros sintticos.

monmeros

Polimerizacin

polmero


16 I Unidad 1

DESARROLLO DE CONTENIDOS

Actividad 2 Analizar e inferir

2. Clasificacin de los polmeros

Lee y analiza la siguiente informacin y, luego, responde en tu cuaderno.

En el mercado existen dos tipos de polietileno: uno de alta densidad (PEAD) y otro de baja densidad(PEBD). Uno de ellos presenta estructura lineal; el otro, estructura ramificada, con cadenas laterales unidasa la cadena principal carbonada.

1. Qu tipo de polietileno debiera tener una estructura ramificada?, por qu?

2. Qu estructura le confiere resistencia al polmero? Explica.

3. Si quisiramos fabricar, por ejemplo, bolsas de basura, qu polietileno usaras?, por qu?

2.1. Clasificacin de los polmeros segn la estructura desus cadenas: lineales y ramificadas

Cuando los monmeros se unen, pueden formarse largas cadenas de diferentes formas y estructuras, generndose polmeros lineales y ramificados.

A. Polmeros lineales. El monmero que los genera presenta dospuntos de ataque, de modo que la polimerizacin ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos.

B. Polmeros ramificados. El monmero que los origina posee tres oms puntos de ataque, de modo que la polimerizacin ocurre tridimensionalmente, es decir, en las tres direcciones del espacio.

Muchas de las propiedades de los polmeros dependen de su estructura.Por ejemplo, un material blando y moldeable tiene una estructura linealcon sus cadenas unidas mediante fuerzas intermoleculares dbiles; entanto, un material rgido y frgil posee una estructura ramificada; unpolmero duro y resistente tiene cadenas lineales con fuertes interaccionesintermoleculares entre las cadenas.

Entre los polmeros ramificados seencuentran los que tienen formasde redes, estrellas y dendritas.

Conceptos clave

punto de ataque: zona o regindonde se produce la polimerizacin.


UNIDAD 1 - TEMA 1


2.2. Clasificacin segn su origen: polmeros naturales ysintticos

A. Polmeros naturales.

Corresponden a los polmerosque forman parte de los seresvivos, como plantas y animales.Algunos ejemplos son: almidn,caucho natural, protenas ycidos nucleicos.

B. Polmeros sintticos o artificiales.

Son aquellos polmeros sintetizadosa travs de procesos qumicos enlaboratorios o en industrias a partirde materias primas (unidadesmonomricas) especficas. Algunosejemplos son el caucho vulcanizado,el polietileno y el polister.

Entre los polmeros naturales ysintticos no hay grandes diferenciasestructurales; ambos estn formadospor monmeros que se repiten a lolargo de toda la cadena polimrica.

Actividad 3 Seleccionar informacin y clasificar

Busca informacin sobre los siguientes polmeros: celulosa, nailon,glucgeno, seda, tefln y silicona.

1. Clasifcalos segn su origen en: naturales y sintticos.2. Cul(es) de estos polmeros presenta(n) una estructura

qumica similar?3. Qu diferencias estructurales hay entre la celulosa y el glucgeno?

Explica.4. Seala los usos y/o funciones que tienen estos polmeros.

DESARROLLO

DECONTE

NIDOS

Lee la siguiente informacin y,luego, comenta las preguntas contu curso.

En el ao 1969 se realiz elprimer implante de coraznartificial a un hombre al que ledaban solo algunos das e inclusohoras de vida hasta el cese totaldel funcionamiento de su corazn.Los mdicos tratantes habanfracasado en la bsqueda de undonante de este rgano.

El corazn mecnico quemantuvo con vida al pacientedurante sesenta y cuatro horas fuefabricado con una resina epoxdicacon cmaras de caucho de silicona.

En la actualidad, el trasplantecardaco est lejos de podersatisfacer la demanda existente.En Chile, el nmero de donacioneses todava insuficiente, y pese a losesfuerzos y campaas realizadospor la Corporacin del Trasplante,an muchos potenciales donantesno llegan a constituirse endonantes efectivos, y los rganos demuchos, que s lo son, no obtienenun manejo mdico adecuado quepermita preservar el corazn.

Fuente: www.unimoron.edu.ar/Portals/0/PDF/doc-invest-tesauro-es-18.pdf

1. Qu ventajas tiene el implantede un corazn artificial?, qudesventajas? Averigua.

2. De qu manera la ciencia, latecnologa y la sociedad estnpresentes en la creacin de uncorazn artificial? Explica.

3. Qu opinas sobre la donacinde rganos?, ests de acuerdo oen desacuerdo?, por qu?

Conexin con...Biologa

Caucho natural.

Caucho vulcanizado.


Actividad 4 Observar y clasificar

18 I Unidad 1

2.3. Clasificacin segn la composicin de sus cadenas:homopolmeros y copolmeros

Tanto los polmeros naturales como los sintticos estn estructuralmenteformados por cadenas carbonadas en las que pueden repetirse monmerosiguales o diferentes. De acuerdo con el tipo de monmeros que constituyenla cadena, los polmeros se clasifican en: homopolmeros y copolmeros.

A. Homopolmeros. Son macromolculas formadas por la repeticin deunidades monomricas idnticas. La celulosa y el caucho son homopo-lmeros naturales; el polietileno y el PVC son homopolmeros sintticos.

B. Copolmeros. Son macromolculas originadas por dos o msunidades monomricas distintas. La seda es un copolmero natural y labaquelita, uno sinttico. Los copolmeros ms comunes estn formadospor dos monmeros diferentes que pueden generar cuatro combinaciones distintas.

CH2 CH CH2 C

CI

CI

CI

CH2 CH CH2 CH

CH3 CH3

Sarn Polipropileno

Observa las siguientes representaciones de los polmeros y, luego, responde en tu cuaderno.

1. Qu semejanza(s) y diferencia(s) presentan ambos polmeros? Explica.2. Clasifica estos polmeros segn su estructura.3. Cul es el monmero de estos polmeros?

Copolmero al azarLos monmeros se agrupan porazar.

Copolmero alternadoLos monmeros se ubican demanera alternada.

Copolmero en bloqueLos monmeros se agrupan enbloque, en forma alternada.

Copolmero injertado

Se parte de una cadena linealformada por un tipo de monmeroy se agregan ramificaciones de otro monmero.

nn



TALLER CIENTFICO

Cmo afecta a la estructura de un polmeronatural la adicin de un agente externo?

A. Observacin

Como ya estudiaste en el Tema 1, existen polmeros de origen natural y sinttico. La gelatina, por ejemplo, es un polmero natural formado por la protena de colgeno. Si se le agrega a este polmero un agente externo, como la glicerina, su estructura internase altera, modificndose de este modo el aspecto y algunas caractersticas de la gelatina.

B. Hiptesis

Renanse en grupos de tres integrantes y planteen una hiptesis a la pregunta inicial.Recuerden que la hiptesis es una posible respuesta al problema de investigacin ydebe ser planteada como una afirmacin factible de ponerse a prueba.

C. Diseo experimental

Esta etapa corresponde a la formulacin del plan de trabajo que realizarn para validar o rechazar la hiptesis. Deben considerar los materiales que se necesitan y elprocedimiento. Con ayuda de su profesor o profesora, decidan cul es el ms adecuado.

D. Resultados

Planteen una forma para registrar los datos obtenidos. Recuerden que para ello puedenutilizar grficos, tablas y esquemas, entre otros. Registrar los resultados facilita elanlisis de estos y el planteamiento de conclusiones.

E. Anlisis de resultados y conclusiones

Esta etapa tiene como finalidad interpretar y analizar los resultadosobtenidos para dar respuesta a la o las preguntas que dieron origen a la hiptesis, y as verificar su validez. Tengan presente que laformulacin de toda hiptesis, aun cuando deba ser replanteada, esuna instancia de aprendizaje.

ConversemosComenten con sus compaeros y compaeras en torno a las siguientes preguntas.

1. Participaron colaborativamente en el planteamiento y desarrollo de cada etapa?

2. Cumplieron con las tareas asignadas por el grupo?

3. Respetaron las ideas de sus compaeros y compaeras?

4. Trabajaron de forma rigurosa y ordenada?

5. Finalizada la actividad, dejaron limpio y ordenado el lugar de trabajo?

6. Verificaron la hiptesis planteada?

Preparen la gelatina con anterioridadal desarrollo de la actividad (unahora antes). Disuelvan 10 g de lasustancia en 250 mL de agua tibia.

Tips

UNIDAD 1 - TEMA 1



20 I Unidad 1

SNTESIS - EVALUACIN DE PROCESO

1. Cmo clasificaras a un polmero cuyaestructura es: ABABABABABAB?

A. Homopolmero.

B. Copolmero al azar.

C. Copolmero injertado.

D. Copolmero alternado.

E. Copolmero en bloque.

2. Cul de las siguientes aseveraciones escorrecta respecto de los polmeros ramificados?

A. Poseen baja resistencia.

B. Son polmeros rgidos y frgiles.

C. La polimerizacin ocurre en formaunidireccional.

D. El monmero que los origina tiene dospuntos de ataque.

E. Ninguna de las anteriores.

3. Cul de las aseveraciones sobre los polmerossintticos es incorrecta?

A. Son biodegradables.

B. Son macromolculas de elevado peso molecular.

C. Sus estructuras pueden ser lineales oramificadas.

D. Estn formados por muchos monmeros, quepueden ser iguales o distintos.

E. En la mayora, sus estructuras se basan en lade los polmeros naturales.

I Lee las siguientes preguntas y selecciona la alternativa correcta (2 puntos cada una).

Lee y completa el siguiente esquema que resume los principales conceptos tratados en el Tema 1.

Lineales

Su origen

Polmeros

La composicinde sus cadenas

Sntesis del Tema 1

Evaluacin de proceso

pueden clasificarse segn


UNIDAD 1 - TEMA 1


a.

b.

c.

II Observa la estructura molecular de los siguientes polmeros. Clasifcalos indicando: su origen, composicin de las cadenas y estructura de las cadenas (2 puntos cada una).

Me evalo

Completa la tabla. Para estimar tu puntaje, sigue las indicaciones que te sealar tu profesor o profesora.

Deberatem

(preguntas) Total ObtenidoQu debo hacer?

Reconocer y diferenciar los polmeros segn la composicin y estructura de sus cadenas.

I 10Segn los puntajesobtenidos, realiza lasactividades que teindicar tu profesor o profesora.

Clasificar los polmeros segn distintoscriterios.

II 6

Puntaje

4. Un polmero que se forma cuando elmonmero que lo origina presenta dos puntosde ataque puede ser:

I. homopolmero.

II. copolmero.

III.ramificado.

IV. lineal.

A. I y II

B. II y III

C. I, II y IV

D. I, II y III

E. Todas las alternativas son correctas.

5. Cul(es) de las siguientes alternativasrepresentan caractersticas de los polmeros?

I. Poseer un elevado peso molecular.

II. Estar formados siempre por diferentesunidades monomricas.

III.Estar constituidos por monmeros iguales o diferentes.

IV. Provenir de molculas naturales.

A. Solo I

B. Solo III

C. I y III

D. I, II y IV

E. II, III y IV

SNTES

IS- E

VALUAC

INDEPR

OCES

O

C COCH2CH2O

O O

nPolister(Polietilentereftalato)

H2CH3C

CH2

CH

C

Caucho (Poliisopreno)

CF2 CF2 Tefln (Tetrafluoretileno)

n

n


22 I Unidad 1

Qu factores influyen en las caractersticas de un polmero?

Polmeros sintticos2TemaActividad exploratoria

A. AntecedentesLos polmeros sintticos presentan propiedadesmecnicas. Entre estas propiedades destacan laresistencia a la traccin que es la medida de lacapacidad que tiene un polmero para soportarlos esfuerzos de estiramiento; la tensin, quecorresponde a la capacidad para resistir unafuerza de traccin sin romperse; la dureza, quetiene relacin con la resistencia del materialpolimrico al rayado y a la abrasin; la capacidadde elongacin, que est asociada al cambio deforma que experimenta un cuerpo cuando sesomete a tensin.

B. HiptesisPlantea una hiptesis a la pregunta inicial. Luego,formen grupos de tres integrantes y consigan losmateriales que se sealan.

C. Diseo experimentalMateriales: Varilla de vidrio, objetos de plstico (porejemplo, envases de bebidas desechables, bolsasde basura, juguetes viejos, mangos deherramientas o sartenes, espuma de colchn,caeras de PVC), mechero, acetona (solventeinflamable, por lo que el ensayo deben hacerlolejos de la llama), martillo, agua, diez tubos deensayo, pipeta de 10 mL y pinzas metlicas.

Procedimiento:Lean y realicen el siguiente montaje:1. Intenten estirar cada uno de los materiales

lo ms que puedan.2. Calienten la varilla de vidrio en la llama de

un mechero y luego acrquenla con muchocuidado al material plstico.

3. Golpeen la muestra (materialesseleccionados) con un martillo.

4. Usando las pinzas metlicas, calienten concuidado un trozo del material en la llama delmechero y observen lo que ocurre.

5. Presionen fuertemente los materiales yobserven si estos cambian de forma.

6. Coloquen un trozo de cada material en untubo de ensayo y agreguen 2 mL de acetona;agiten el tubo de vez en cuando. Observendurante algunos minutos lo que ocurre.

7. Coloquen el objeto de plstico bajo elchorro de agua y registren lo que ocurre.

D. ResultadosDiseen y elaboren una tabla que les permitaregistrar sus resultados.

E. Anlisis y conclusionesLean y respondan las preguntas en suscuadernos.1. Por qu creen que los polmeros son

slidos? 2. Qu factores influyen en la dureza de un

polmero? 3. Por qu algunos polmeros se quiebran con

facilidad? 4. Cmo explicaran las propiedades de un

elstico? 5. Por qu algunos plsticos se funden con

facilidad? 6. En qu influye la estructura de un polmero?

Expliquen.


Actividad 5 Seleccionar informacin


UNIDAD 1 - TEMA 2 DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

1. Historia de los polmeros sintticos La historia de los polmeros sintticos es larga. Por mucho tiempo solo seusaron polmeros naturales, como la celulosa, en la fabricacin de papel, oalgodn, en la confeccin de prendas de vestir. Sin embargo, con el pasodel tiempo, el objetivo fue imitar y sintetizar estos polmeros naturales.Hoy da ni siquiera nos podramos imaginar un mundo sin ellos: ropa queno se arruga, recubrimientos sintticos en baos y cocinas, partes deaparatos electrodomsticos y un sinnmero de otras cosas.

1.1. El caucho vulcanizado: uno de los primeros polmeros sintticos descubiertos

En el pasado, solo disponamos del caucho natural, que es un polmero delisopreno o poliisopreno que se extrae de la savia o ltex de ciertos rbolestropicales nativos de Sudamrica. Este es un material pegajoso, blandocuando se le aplica calor, duro y fcil de quebrar en fro. El caucho natural seproduce cuando se enlazan entre s las molculas de isopreno (2-metil-1,3-butadieno), mediante la accin de ciertas enzimas que posibilitanque todos los monmeros unidos se conformen en sus ismeros cis.

El norteamericano Charles Goodyear (1800-1860) mezcl acciden-talmente en una estufa caliente azufre y caucho, obteniendo as un materialque no se funda ni se pona pegajoso al calentarlo, y tampoco se quebrabacuando se le someta a bajas temperaturas. Bautiz a este nuevo materialcon el nombre de caucho vulcanizado. El proceso se llama vulcanizacin.En l, el azufre provoca el entrecruzamiento de las cadenas del polmero,a travs de reacciones que se producen entre algunos de los doblesenlaces CC, como se muestra a continuacin:

CH3CH2CH CCH2CH2CH CCH2

CH3

CH2CH CCH2CH2CH CCH2

Poliisopreno

+

SS

SSSS

SS

Azufre Caucho vulcanizado

CH2CHCCH2CH2CH CCH2CH2

CH3 CH3

SS

CH2CH CCH2CH2CHCCH2CH2CH3 CH3

CH3 CH3

SS

SS

Lee la siguiente informacin y, luego, responde en tu cuaderno.

El caucho natural est constituido por cadenas de poli-cis-isopreno, que es el resultado de la polimerizacin del 2-metil-1,3-butadieno. Una de las principales propiedades de este polmero es su elasticidad. En el proceso devulcanizacin, el caucho adquiere mayor rigidez sin alterarse su elasticidad longitudinal, obteniendo tambin unamayor resistencia trmica, a diferencia del caucho natural.

1. Averigua en distintas fuentes sobre la estructura molecular del isopreno. Explica a travs de unesquema en qu consiste el proceso de polimerizacin del isopreno.

2. Qu usos tiene en la actualidad el caucho vulcanizado?

3. Qu caractersticas estructurales permiten justificar las diferentes propiedades del caucho natural y del vulcanizado?

Conceptos clave

entrecruzamiento: formacin deenlaces qumicos entre las cadenaspolimricas, lo que le otorga almaterial mayor rigidez.


24 I Unidad 1

2. Clasificacin de los polmeros sintticos

Aunque ciertos productos sintticos ocasionan algunos problemas, comopor ejemplo su eliminacin residual, por otra parte, han mejorado tanto lacalidad de vida del ser humano, que actualmente son insustituibles. Por esta razn, es importante saber de dnde provienen, cmo sesintetizan y cules son sus propiedades.

2.1. Clasificacin de los polmeros sintticos segn eltipo de sntesis

Como ya mencionamos en el Tema 1 de esta Unidad, los polmeros sonmacromolculas que se forman a partir de la unin de monmeros. El proceso por el que se unen los monmeros se llama polimerizacin.La polimerizacin puede ser por adicin o por condensacin.

A. Polimerizacin por adicin. Los polmeros se forman por la sucesiva unin de monmeros que tienen uno o ms enlaces dobles y triples.

En esta frmula, R puede ser un tomo de hidrgeno, un grupo alquiloo algn grupo funcional, como halgeno, cido carboxlico, ster u otro.Los monmeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre s. Enel proceso de polimerizacin de este tipo se distinguen tres etapas:iniciacin, propagacin y terminacin.

La polimerizacin comienza cuando el iniciador (catin, radical libre oanin) se adiciona a un doble enlace carbono-carbono de un sustratoinsaturado (un monmero vinilo) y forma un intermediario reactivo.Este intermediario reacciona con una segunda molcula del monmeroy da un nuevo intermediario; este ltimo reacciona con una terceraunidad monomrica, y as sucesivamente, hasta que la cadenapolimrica deja de crecer (si es una polimerizacin catinica), o si sedestruyen los radicales libres (polimerizacin radicalaria), o bien, si seneutraliza el carbanin (polimerizacin aninica).

B. Polmeros de condensacin. Se forman por un mecanismo dereaccin en etapas, es decir, a diferencia de la polimerizacin poradicin, la polimerizacin por condensacin no depende de la reaccinque la precede; el polmero se forma porque las unidades monomricasque intervienen son principalmente: dicidos carboxlicos, diaminas ydialcoholes. Adems, en este tipo de reacciones, por cada nuevo enlaceque se forma entre los monmeros, se libera una molcula pequea,generalmente de agua.

RRC C

R R

n

n

CCR

R

R

R

El polipropileno es un polmerosintetizado por adicin y se emplea,entre otras cosas, en la fabricacin derecipientes para microondas.

El cloruro de polivinilo o PVC es unpolmero de condensacin y se utiliza,por ejemplo, en la fabricacin detuberas para drenaje.



Termoplsticos Termoestables

Se caracterizan porque sus cadenas, ya sean lineales oramificadas, no estn unidas. Presentan entre sus cadenasfuerzas intermoleculares, que se debilitan al aumentar latemperatura, por eso se reblandecen. Son materialesrgidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandosal elevar la temperatura; se pueden fundir y moldearvarias veces, sin que por ello cambien sus propiedades,son reciclables.

Son polmeros cuyas cadenas estn interconectadas por medio deramificaciones ms cortas que las cadenas principales. El calor es elprincipal responsable del entrecruzamiento que da una formapermanente a este tipo de polmeros, y no se pueden volver aprocesar. Son materiales rgidos, frgiles y con cierta resistenciatrmica. Una vez moldeados, no pueden volver a cambiar su forma, yaque no se ablandan cuando se calientan, por ello no son reciclables.

2.2. Clasificacin segn propiedades de los polmerossintticos

Las propiedades de un polmero son determinantes a la hora de decidir laaplicacin que se le dar. Por ejemplo, si deseamos fabricar un objeto quesea elstico, deber estar hecho de un polmero con propiedades elsticas,es decir, nos interesar principalmente su capacidad de elongacin y suresistencia a la flexin. Los polmeros sintticos se pueden clasificar segnsus propiedades fsicas y su comportamiento frente al calor.

A. Segn propiedades fsicas

B. Con relacin a su comportamiento frente al calor

UNIDAD 1 - TEMA 2


Actividad 6 Aplicar

DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

Observa la siguiente tabla. En ella se sealan algunos ejemplos de polmeros termoplsticos y termoestables.Luego, responde en tu cuaderno.

1. Qu polmero utilizaras para fabricar los siguientesartculos: cortina, gorra de bao, lentes para el sol,caeras, papel adhesivo y una cuerda?

2. Con respecto al comportamiento frente al calor, qurelacin hay entre la estructura de las cadenas y estapropiedad? Explica.

Termoplsticos Termoestables

Polietileno PVC

Tergal Baquelita

Poliestireno Plexigls

Nailon Melamina

Fibras Elastmeros Plsticos

Son hebras ordenadas enuna direccin determinada,formando hilos muyresistentes, debido a que lasfuerzas intermolecularesentre las cadenaspolimricas son intensas.Algunos ejemplos de fibrasson: nailon y polietileno.

Son polmeros amorfos, es decir, sus cadenaspolimricas tienen una orientacin irregular. Alestirarse, sus cadenas se extienden y se orientan enel sentido de la fuerza aplicada. Como sus fuerzasintermoleculares son dbiles y escasas paramantener esta orientacin, el elastmero vuelve asu forma original cuando se libera de la fuerzaaplicada. Entre los elastmeros ms conocidos seencuentran el caucho sinttico y el neopreno.

Son todos aquellos polmeros quepresentan propiedades intermedias entrelas fibras y los elastmeros, es decir, norepresentan un punto de fusin fijo. Estapropiedad intrnseca permite a los plsticosmoldearlos y adaptarlos a diferentesformas y aplicaciones, ya que poseen,durante un intervalo de temperaturas,propiedades de elasticidad y flexibilidad.

Conceptos clave

resistencia a la flexin: formacin deenlaces qumicos entre las cadenaspolimricas, lo que le otorga almaterial mayor rigidez.


26 I Unidad 1

3. Polmeros por adicin

3.1. Polimerizacin catinica: formacin del polipropileno

En 1954, Giulio Natta, siguiendo la lnea de trabajo de Karl Ziegler, logrobtener polipropileno de estructura muy regular, denominado isotctico(polmero que tiene todos los grupos metilo del mismo lado del esqueletohidrocarbonado). Esto se logr seleccionando el catalizador apropiadopara la polimerizacin. La importancia de su trabajo y el empleo de nuevoscatalizadores revolucionaron el campo de la qumica industrial.

En la polimerizacin catinica de un alqueno, el extremo por el que crecela cadena es un catin (electrfilo). A continuacin, se presentan las etapas.

3.2. Polimerizacin aninica: formacin del cloruro depolivinilo (PVC)

El PVC (cloruro de polivinilo) fue descubierto accidentalmente por HenriVictor Regnault en el ao 1838, por medio de la exposicin directa delcloruro de vinilo a la luz del da. Sin embargo, no advirti la importancia desu descubrimiento. En 1872, Eugen Baumann fue el primero en sintetizarpolmeros derivados de haluros de vinilo con propiedades fsicasrelacionadas con un plstico.

El polipropileno es una sustanciaparecida al caucho. Se emplea parafabricar recipientes para microondas yalfombras artificiales.


1. Iniciacin Se adiciona un cido (HA) al propileno. El protn H+ (reactivo iniciador) ataca loselectrones del enlace doble y terminaunindose a uno de los tomos de carbono.En esta reaccin se genera un ion carbonio ocarbocatin (especie deficiente en electrones).

2. Propagacin Como existe una muy baja concentracin deHA, con respecto al alqueno, es improbableque el ion carbonio se encuentre con el A ysea neutralizado. En vez de esta reaccin, elion carbonio ataca al doble enlace (altadensidad electrnica) de otra molcula depropileno, formando un nuevo ion carbonio, yas sucesivamente se va alargando la cadena yel polmero sigue creciendo.

3. Terminacin La cadena deja de crecer y ahora es posiblela reaccin entre el ion carbonio y el anin.

++ +

CH3HC C

H HHCC

H

H

CH3

H

+ H A

Propileno Ion carbonio Anin

A

+ A

+ +

CH3HC C

H HHCC

H

H

CH3

H

PropilenoIon carbonio

HCCH

H

CH3

H

Nuevo ion carbonio

+CCH

H

CH3

H

+HCC C CH

H

CH3 CH3

H nH

H

H

Ion carbonio

HCCH

H

CH3

H

Polipropileno

CC AH

H

CH3

H

El PVC es un polmero termoestablede mltiples aplicaciones. Cuando se leaade un plastificante, se torna msflexible y sirve para fabricar flotadores.


UNIDAD 1 - TEMA 2


DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

Actividad 7 Comparar

Observa las etapas descritas en la polimerizacin catinica (pgina 26) y polimerizacin aninica (pgina 27)y, luego, responde en tu cuaderno.1. Qu tienen en comn ambos tipos de polimerizacin?2. En qu se diferencian? Explica.3. Qu crees que ocurrira con el proceso de sntesis si se interrumpiera la etapa 2?, por qu?4. Qu diferencias crees que hay en cuanto a las propiedades de estos polmeros?

Actividad 8 Inferir

En la polimerizacin aninica, el iniciador es un reactivo fuertementenuclefilo, representado por B, es decir, afn con un sustrato deficientede electrones. Formula un posible mecanismo de reaccin para la polimerizacin de un alqueno.

+ BCH3

CH3

H3C

H3C

1. Iniciacin

Este carbanin reacciona con el cloruro de vinilo, inicindose as la polimerizacin.

El butil litio se separa para formarun anin butilo y un catin litio. La carga negativa del butilo selocaliza sobre un tomo de carbono,lo que genera un carbanin.

2. Propagacin El carbanin resultante reaccionacon otra molcula del monmero,as el proceso se repite muchasveces y de este modo la cadena se va alargando.

3. Terminacin La polimerizacin finaliza con laneutralizacin del carbanin; estareaccin se logra a travs de laadicin de un protn provenientedel agua. De este modo se obtiene,finalmente, el cloruro de polivinilo.

H2H3C C

CH2

H2C

C

H

CIH2 + C

CI

H H

C

H

H2H3C C

CH2

H2C

C CH

CIH2

H2C

CH

CI

CH

CI

H2C

CH

CI

H2C

+

H2H3C C

CH2 C

H2

LiH2

H3C CCH2 CH2 Li

+

+ LiOHH OH

H2C

CH2 +

H

H CI

C C

H2H3C C

CH2CH2

H

H2C

CH2 C

H

CI

C

H2H3C C H2

CCH2

C CHH2

CI

H3C

H2C H

CI

+C

La polimerizacin aninica comienza por medio de un iniciador. En este caso,el iniciador es un anin, es decir, un ion con carga elctrica negativa. Existeuna gran variedad de iniciadores empleados en la polimerizacin aninica; sinembargo, el ms utilizado es el n-butil-litio (CH3CH2CH2CH2Li).


1. Iniciacin El perxido de benzolo se descompone por efecto de latemperatura, liberando dixido de carbono y dosradicales libres, cada uno actuando como iniciador de lareaccin. La ecuacin de la izquierda representa lareaccin entre el radical libre y el etileno. En este caso, elpar electrnico del doble enlace es atacado fcilmentepor el radical libre, formando un nuevo radical.

3. Terminacin

La sntesis del polietileno por adicin se puede resumir de la siguiente forma:

es decir: (CH2CH2)n, donde hemos destacado el monmero correspondiente. Laspropiedades del polietileno son muy distintas a las del monmero que lo origina (el etileno).

La cadena termina atravs de cualquierreaccin en la que sedestruyen los radicaleslibres, dando lugar alpolmero llamadopolietileno, formadopor molculas con unnmero n demonmeros.

2. Propagacin El radical reacciona con otramolcula de etileno, y as elproceso se repite n veces, para iralargando la cadena.

28 I Unidad 1

ruptura homoltica: ruptura delenlace covalente, en el que cadatomo, despus de la ruptura, sequeda con uno de los electronesque forman el enlace.

Conceptos clave

3.3. Polimerizacin radicalaria: formacin del polietileno

El polietileno fue sintetizado por primera vez en el ao 1898, por elqumico alemn Hans von Pechmann, quien, accidentalmente, calentandodiazometano (CH2N2), obtuvo una sustancia blanca similar a la cera.

La polimerizacin radicalaria se inicia al generarse radicales libres en elmedio, especie muy reactiva y que forma intermediarios sin cargas, ya quela reaccin genera una ruptura hemoltica del enlace. Por ejemplo, ladescomposicin de un perxido origina un radical libre que puedeadicionarse a un alqueno, producindose un radical carbono.

Veamos el caso de la polimerizacin radicalaria del etileno con el radicallibre obtenido del perxido de benzolo (C6H5COO)2, para producir el polietileno.

O CCCCH

H

H

H

H

H

H

Hn

CCCCO H

H

H

H+

H

H

H

H n

O CCO H

H

H

H n

H H

H HO CC

H

H

O H

H

C O +2

Radical libre Etileno

HC C

H

H H

O CCH

H

H

H+ n O CCCC

H

H

H

H

H

H

H

Hn


CH2 = CH2 CH2 CH2 (CH2 CH2)n CH2 CH2

C C


UNIDAD 1 - TEMA 2


3.4. Aplicaciones comerciales de algunos polmeros de adicin

El siguiente cuadro indica las propiedades y aplicaciones comerciales dealgunos polmeros de adicin.

DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

Polmero Monmero Propiedades fsicas y qumicas Aplicaciones

1. Polipropileno Polmero termoplstico. Es resistente al calor, a laaccin de microorganismosy a diversos solventesqumicos. Puedeesterilizarse a temperaturaspor sobre los 140 C, sinsufrir deformaciones.Presenta mayor dureza queel polietileno, pero menosque el poliestireno.

Tiene variadas aplicaciones;por ejemplo, se emplea enla fabricacin de recipientespara microondas yalfombras artificiales.Adems, se utiliza en laelaboracin de equipos delaboratorio, componentesautomotores y pelculastransparentes.

2. Polietileno Polmero termoplstico. Es un material traslcido y resistente al ataque deproductos qumicos.

Por su resistencia al ataquede productos qumicos, esutilizado en la fabricacinde envases. Tambin en la elaboracin deimplementos de escritorio,juguetes y bolsas plsticas.

3. Poliestireno Polmero termoplstico,inalterable a la humedad y aislante de la corrienteelctrica. En su forma deespuma es muy ligero, loque le confiere excelentespropiedades estructurales.

En forma de espuma seutiliza para construiraccesorios de cocina e,incluso, para mobiliarios. En su variedad transparentese usa para fabricar lentes.

4. PVC Polmero termoestable,resistente a la electricidad y al calor.

Por su rigidez es utilizadoen la fabricacin decaeras, paneles y otrosobjetos modelados.

HC C

H

H H

HC C

H

H

CH2=CH

CI

CH2=CHCH3


Ecuacin de formacin del PET.

30 I Unidad 1

4. Polmeros por condensacin

En las polimerizaciones de condensacin, dos monmeros reaccionan paraformar un dmero, el que, a su vez, puede seguir reaccionando (por ambosextremos) con otras molculas, alargando as indefinidamente la cadenadel polmero. Algunos polmeros sintetizados por este mtodo son:poliamidas, polisteres, siliconas y resinas.

A. Poliamidas. Fibra sinttica que tiene la propiedad de formar hilos que seestiran bastante sin romperse. Se pueden usar para hilar y hacer tejidos.Una de las poliamidas ms conocidas es el nailon. Este polmero se obtienepor la polimerizacin de un cido dicarboxlico (1,6-cido hexanodioico) yuna diamina (1,6-hexanodiamina), segn muestra la siguiente ecuacin:

El nailon 66 fue sintetizado por primera vez por Wallace Carruthers,en la compaa DuPont, mediante el calentamiento del cido adpicocon la hexametilendiamina. La designacin 66 indica el nmero detomos de carbono de ambos compuestos.

B. Polisteres. Se sintetizan de manera similar a las poliamidas,condensando un cido con un alcohol. Por ejemplo, en la formacin delpolmero llamado polietilentereftalato (PET) reacciona el cidotereftlico (cido 1,4benzodioico) con el etilenglicol (1,2etanodiol),en presencia de un catalizador o bien por efecto de la presin o delcalor. El grupo OH de uno de los grupos carboxilo del cido reaccionacon el tomo de H de uno de los grupos hidroxilo del etilenglicol paraformar un ster simple y agua (como subproducto).

Cada unidad del ster simple contiene un grupo carboxilo y un grupohidroxilo, que pueden reaccionar con otras molculas y generar otrasuniones steres y, por tanto, molculas ms grandes, que pueden seguirreaccionando, y as sucesivamente (ver estructura a la izquierda).

El PET fue patentado en 1941 por John Whinfield y James Dickson. Las fuertes atracciones intermoleculares de sus cadenas polimricas leconfieren la capacidad de formar hilos con una alta resistencia.

A continuacin, se presenta la ecuacin de la formacin del PET, enmedio cido:

Sntesis del nailon.

COCH2 CH2 + n HOHO

OCn

n

O

Estructura del polister.

COH + HOCH2 CH2 OHO

HOCO O

OC COCH2 CH2 O + n HOHO

H+ (medio cido)

cido 1,6-hexanodioico(cido adpico)

1,6-hexanodiamina(hexametilendiamina)

cido tereftlico Etilenglicol

HOC(CH2)4COH + HN(CH2)6NH2 C(CH2)4CNH(CH2)6NHO O H

n

O O


+ n H2O


UNIDAD 1 - TEMA 2


DESARROLLO

DECONTE

NIDOS

C. Siliconas. Fueron descubiertas a principios del siglo XX por el qumicobritnico Frederick Kipping. Son los polmeros inorgnicos mscomunes, donde el silicio es el tomo central, tetravalente. Su estructurapresenta cadenas de tomos de silicio (Si) alternados con tomos deoxgeno (O) y unidos a grupos metilo (CH3). Presentan propiedadesfsicas similares a las de las resinas y al caucho, pero son ms establesfrente al calor y a la oxidacin. Las siliconas son muy poco reactivas, ypor esta razn se emplean en el campo de la medicina, por ejemplo, enla fabricacin de corazones artificiales e implantes cosmticos.

D. Resinas. La baquelita fue la primera resina sintetizada por el qumicoestadounidense de origen belga Leo Baekeland en 1907. Las resinas secaracterizan por sufrir una transformacin qumica cuando se funden,convirtindose en un slido que, si se vuelve a fundir, se descompone.La baquelita resulta de la reaccin entre el fenol y el formaldehdo(metanal). Es un polmero duro y quebradizo. La polimerizacin paraobtener baquelita ocurre por condensacin, segn la siguiente ecuacin:

n HO OH

CH3

CH3

Si n H2O O O

CH3

CH3

SiO

CH3

CH3

SiO

CH3

CH3

Si CH3 O

CH3

CH3

SiO

CH3

O

SiO

CH3Si

CH3O

CH3

SiO

SiO

SiO

CH3 CH3

CH3CH3

OH

+ H H

O

Fenol

OH OH OH

OH n

Rincn del debate

Lee la siguiente informacin y discute con tus compaeros y compaeras.

En la dcada de 1950, las siliconas se hicieron famosas debido alexplosivo incremento en los implantes mamarios. Los patrones debelleza impuestos por el mundo de hoy han motivado a hombresy mujeres a intervenir sus cuerpos para implantarse silicona, y asaumentar el volumen y mejorar la forma de determinadas partesdel cuerpo. Qu opinas sobre los estereotipos de bellezaimpuestos por la sociedad?, ests de acuerdo con este tipo deintervenciones cuyo fin principal es la esttica?, por qu?

silicona: polmero inorgnico cuyoesqueleto principal est formado portomos de silicio.

resina: polmero que se descomponepor efecto de la temperatura.

Conceptos clave

Formaldehdo

Los telfonos antiguos estn hechosde baquelita.

+ H2O


32 I Unidad 1

EJEMPLO RESUELTO 1El kevlar: poliamida altamente resistente

COH O

HOCO

PARA TRABAJAR

1. Escribe las propiedades que debiera presentar el polmero que resulta de la condensacin defenol y formaldehdo, segn la siguiente ecuacin de sntesis:

2. El monmero de poliisopreno es el isopreno (2- metil- 2,3- butadieno), (C5H8). Construye lareaccin de polimerizacin del isopreno y clasifcalo segn el tipo de polimerizacin.

OH

+ + H2OH H

O

Fenol Formaldehdo

OH OH OH

OH n

a.

Cul es la estructura del polmero llamado kevlar que resultade la copolimerizacin del cido 1,4-benzodioico (a) con 1,4-diaminobenceno (b)? Cmo se clasifica el polmeroformado? Qu utilidad podra tener a partir de su estructura?

1. Contamos con las frmulas estructurales de losmonmeros y planteamos la ecuacin de polimerizacin.

2. Definimos el tipo de reaccin de polimerizacin. Ocurre una reaccin de condensacin, ya que seproduce agua. El nmero de molculas de agua generado es igual al nmero de monmeros unidos(ejemplo: n) menos uno (es decir, igual n-1).

3. Clasificamos el polmero y deducimos sus posibles aplicaciones. El polmero resultante es uncopolmero lineal de condensacin; se trata de una poliamida que se puede utilizar en la elaboracin defibras textiles.

HOC

OCOH O

H N N H

HH

+ C CN N + n HOHn

OO

H H

H2N NH2b.

El kevlar es una poliamida utilizada en lafabricacin de chalecos antibalas.


UNIDAD 1 - TEMA 2


4.1. Aplicaciones comerciales de algunos polmeros decondensacin

En la siguiente tabla se sealan algunas propiedades y aplicaciones deejemplos de polmeros de condensacin.

Polmero Monmero(s) Propiedades fsicas y qumicas Aplicaciones

1. Nailon 66 Polmerotermoplstico.Presenta resistenciaal desgaste, al calor,al moho, a la accinde las polillas y a la abrasin.

Empleado en la elaboracinde fibras resistentes a latraccin. Adems, esutilizado en la fabricacin dehilo de pescar, cuerdas deguitarras, cerdas de cepillosde dientes.

2. Kevlar Polmerotermoestable. Tienealta resistenciaqumica y trmica(427 C) y altadureza.

Se utiliza en la fabricacin de chalecos antibalas,candados para notebooks,guantes de seguridad ycascos militares.

3. Siliconas Estables al calor y a la oxidacin, e insolubles al agua.Son muy pocoreactivas; por estarazn se empleanen medicina.

Se emplean en la elaboracin de lubricantes, selladores e impermeabilizantes de automviles. En medicinase utilizan para fabricarcorazones artificiales eimplantes cosmticos.

4. PET Polmerotermoplstico. Tiene altacristalinidad, esligero y reciclable.

Empleado en la fabricacinde envases de alimentos,botellas de bebidasgaseosas. Al ser una fibra,tambin es utilizado en la confeccin de ropa.

5. Baquelita Polmerotermoestable. Es resistente alagua, a los cidos yal calor. Es un buenaislante trmico.

Se usa en la elaboracin delos mangos de algunasherramientas elctricas,conmutadores y enchufeselctricos, y en mangos deutensilios de cocina.

DESARROLLO

DECONTE

NIDOS

HO

O

O

OH

cido 1,6-hexanodioico

NH2H2N1,6-hexanodiamina

cido tereftlico

OCHO

OC OH

H2N NH2

1,4 diaminobenceno

cido tereftlicoHO

O O

OH

HOCH2CH2OH

Etilenglicol

OH

H H

O

Fenol Formaldehdo

O Si O Si

CH3CH3

CH3CH3

n


34 I Unidad 1

TALLER CIENTFICO

Qu propiedades esperaras encontrar en un polmeroque se origina de la unin de un monmero de urea y

uno de formaldehdo?A. Observacin

Como ya estudiaste en esta Unidad, la sntesis de polmeros se puede realizar de dosformas: por adicin o por condensacin. En la primera, el polmero se origina por launin de sucesivos monmeros; en la segunda, el polmero se forma a partir de lareaccin entre dos monmeros con desprendimiento de una molcula de agua.

La urea es un compuesto incoloro y cristalino, cuya frmula qumica es CO(NH2)2. Seencuentra en grandes concentraciones en la orina, ya que es uno de los productos que seobtiene del metabolismo de las protenas en los seres humanos y algunos mamferos. Estecompuesto es soluble en agua y alcohol. Por su parte, el formaldehdo es un compuestomuy voltil y altamente inflamable, cuya frmula qumica es H2C=O.

B. Hiptesis

Formula una hiptesis a la pregunta inicial planteada.

C. Diseo experimental

Renanse en grupos de tres o cuatro integrantes y consigan lossiguientes materiales que les permitirn realizar el procedimiento que se describe a continuacin.

Materiales:

- un tubo de ensayo- gradilla- pipeta de 10 mL - embudo y portaembudo- papel filtro - vaso de precipitado de 100 mL- agua destilada - 1 g de urea (CO(NH2)2)- cido clorhdrico diluido (HCl)- formaldehdo (HCHO)

Procedimiento:

Observen con atencin la reaccin de sntesis que realizar su profesor o profesora. Al finalizar el procedimiento anoten en suscuadernos las caractersticas del slido formado (resina urea-formaldehdo).

A

B


UNIDAD 1 - TEMA 2


1. Se coloca 1 g de urea en el tubo de ensayo y luego se adiciona unasolucin de cido clorhdrico diluido preparada previamente, tal comoindica la fotografa A. Preparacin de la disolucin: mezclar 2 mL deHCl concentrado con 12 mL de agua destilada.

2. A continuacin, se adiciona 1 mL de formaldehdo (formalina) y seagita la mezcla en un lugar ventilado o al aire libre.

3. Se deja reposar el tubo durante algunos minutos y luego se filtra elprecipitado blanco formado, tal como muestra la fotografa B.

4. Finalmente, se lava el precipitado con abundante agua y se deja secar atemperatura ambiente.

D. Resultados

Representen a travs de tablas o grficos los resultados obtenidos en laactividad experimental demostrativa.

E. Anlisis y conclusiones

Respondan las siguientes preguntas en sus cuadernos.

a. Completen la ecuacin qumica que representa la siguiente reaccin.

b. Identifiquen si se trata de una polimerizacin por adicin o porcondensacin.

c. Qu propiedades podra tener este polmero? Expliquen basndose ensu estructura.

d. De acuerdo con la estructura del polmero y al mecanismo de reaccinpara esta polimerizacin, creen que es posible fundir este tipo de plstico?

e. Tomando como ejemplo otros monmeros, propongan un diseoexperimental que les permita representar este mismo tipo depolimerizacin. No olviden realizar todos los pasos descritos en estas pginas.

ConversemosCon su grupo de trabajo comenten en torno a las siguientes preguntas:

1. Cumplieron con las normas de seguridad al momento de manipular los reactivos qumicos sealados?

2. Observaron detenidamente el procedimiento realizado por su profesor o profesora?

3. Colaboraron en la elaboracin de un nuevo diseo experimental?

La formalina comercial que se vendeen farmacias y empresas de reactivosqumicos es una disolucin al 30% aproximadamente. Sus vaporesson irritantes y txicos, por ello esnecesario usar una mascarilla parano inhalarlos.

Precaucin

H2NCNH2 + HCH

OO


36 I Unidad 1

5. Industria de los polmeros

Dependiendo de la estructura qumica, los polmeros presentan unconjunto de propiedades fsicas, como ya mencionamos en la pgina 25 deesta Unidad, las que a su vez determinan el uso y aplicacin del materialobtenido. Los polmeros, al estar fundidos, se pueden moldear de distintasformas, obtenindose materiales de gran utilidad, resistentes y livianos.Algunos mtodos utilizados para moldearlos son: extrusin, vaciado yconformado por vaco.

Ingresa a la pgina www.educacionmedia.cl/weby anota el cdigo 11Q4036.Encontrars informacin adicionalsobre algunas tcnicas utilizadas enla industria de los polmeros.Selecciona dos de los mtodoscuyos mecanismos difieran entre sy elabora un cuadro comparativo.

Inter@ctividad

En la Unidad 4 de este texto profundizaremos an ms sobre los procesosindustriales implicados en la fabricacin de otros materiales.

Extrusin. En este proceso, un tornillogiratorio transporta los grnulos deplstico a unos calefactores para fundirlos,se forma un lquido espeso y pegajosoque se hace pasar a presin por unaboquilla que moldea el plstico fundido,que al enfriarse se endurece. Este procesose usa para formar tubos y lminas.

1. Grnulos de plstico. 2. Los grnulos pasan a los calefactores por presin. 3. En los calefactores los grnulos de plstico se funden. 4. Se moldea elplstico fundido.

Vaciado. Este proceso, tambin llamadomoldeado, da forma al plstico. Losgrnulos entran a la mquina impulsadosa presin. Luego, pasan a un calefactor,donde se funden. El plstico lquido esintroducido en un molde, que se refrigerapara solidificar el plstico. Este proceso seutiliza para fabricar cascos de ciclistas. 1. Grnulos de plstico. 2. Los grnulos se introducen a presin en la mquina.

3. Se funden los grnulos en un calefactor. 4. Luego, la mezcla lquida semoldea y se refrigera para obtener el producto.

Conformado por vaco. Este procesopermite dar al plstico formascomplicadas. Para ello, una lmina deplstico se coloca bajo un calefactor ysobre el molde, se calienta y luego seextrae de este el aire mediante unabomba de vaco. La lmina se ablandacon el calor y es absorbida por el moldepor diferencias de presin. Al enfriarse, elplstico se endurece y toma la forma delmolde. Este sistema sirve, por ejemplo,para fabricar los vasos plsticos.

1. Calefactor. 2. Molde. 3. Bajo el calefactor se coloca la lmina de plstico y se calienta. 4. La presin de aire hace que la lmina de plstico sea absorbida,tomando la forma deseada.

1

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

4



Actividad 9 Seleccionar informacin y clasificar

DES

ARROLLO

DECONTEN

IDOS

UNIDAD 1 - TEMA 2


6. Impacto ambiental por la utilizacin de plsticos

6.1. Cdigo de identificacin de los polmeros

Con el propsito de conocer los distintos polmeros y favorecer su clasifi-cacin, se ha difundido entre los fabricantes un cdigo de identificacininternacional. El sistema reconoce solamente los seis polmeros msusados, que corresponden a los que se emplean en la fabricacin de casitodos los productos conocidos, y son reciclables. Se les identifica con unnmero dentro de un tringulo con flechas, indicando as que el materiales reciclable. En cualquier caso, y dada la versatilidad de estos materiales,es posible encontrar un mismo tipo de polmero con aplicaciones muydiferentes. Tambin vemos distintas variedades de algunos de ellos; porejemplo, el polietileno de baja densidad y el de alta densidad.

1. En tu casa rene objetos plsticos en uso y desuso. Luego, clasifcalos segn los cdigos sealadosen la tabla.

2. Selecciona dos de los polmeros indicados en la tabla y averigua cunto tiempo tardan en degradarse.

Caractersticas Usos

PETPolietilentereftalato

PEADPolietileno de alta densidad

PVCCloruro de polivinilo

PEBDPolietileno de baja densidad

PPPolipropileno

PSPoliestireno

Averigua en distintas fuentes sobre los seis polmeros ms utilizados que se indican en la tabla. Luego, compltala y responde en tu cuaderno.


Rincn del debate

Comenta esta informacincon tu grupo de trabajo.

En el mercadopodemos encontrar unsinnmero de productos deorigen natural y sinttico.Por ejemplo, existen toallasde algodn que son muchoms absorbentes que las depolister; sin embargo,estas ltimas son msresistentes y duraderas.

Si tuvieran que escogerentre ambos materiales detoallas, cul elegiran?, porqu? Qu es msimportante: el impactoambiental que puedeprovocar la utilizacin de un producto o las ventajasque puede ofrecerdeterminado material?Fundamenten.

6.2. Degradacin de los plsticos

Los polmeros sintticos son materiales indispensables en la vida cotidiana;los empleamos para mantener calefaccionados nuestros hogares, parahacer ms ligeros los automviles y los computadores, para conservar msfrescos nuestros alimentos, en prendas de vestir, entre otros. Sin embargo,la explosiva utilizacin de estos polmeros ha generado consecuenciasnegativas para el medioambiente.

Hace aproximadamente cuarenta aos, el planeta viene acumulando milmillones de desechos plsticos, lo que ha llevado a que la contaminacin porplstico sea una de las ms significativas en la actualidad. Se calcula que seproducen cerca de ciento cincuenta bolsas plsticas por persona cada ao.

Todo esto ha llevado a la elaboracin de nuevos materiales: degradables,biodegradables y oxo-biodegradables.

Los polmeros degradables son aquellos en cuyo proceso de produccinse les agrega un aditivo que acelera la degradacin. Este aditivo hace que elplstico pierda sus propiedades fsicas; de este modo, la desintegracinacelerada no demora ms de dos aos. Por su parte, los polmerosbiodegradables estn sintetizados a partir de monmeros de -glucosa (almidn) extrados del maz, y que, al igual que cualquieralimento que arrojamos a la basura, se descompone, como toda materiaorgnica, en CO2 y H2O, y este proceso no tarda ms de ciento veinte das.

Finalmente, los polmeros oxo-biodegradables contienen un aditivo quepermite acelerar su proceso de descomposicin, hasta convertirlos en agua,CO2 y humus. Este proceso de degradacin puede demorar dieciocho meses.

38 I Unidad 1

Lee y analiza la siguiente informacin y, luego, comenta con tus compaeros y compaeras.


Reflexionemos

Si cada chileno genera diariamente en promedio 1 kg de residuosslidos en sus hogares. En todo Chile se produciran a diario 15 millones de kg de estos residuos, sobrepasando los 5000 millones de kg por ao. Estos desechos se depositan enrellenos sanitarios y vertederos. Las botellas plsticas forman partede estos residuos y pueden tardar entre 400 y 1000 aos en degradarse.

1. Cul es el impacto medioambiental que puede significar la acumulacin de residuos plsticos? por qu?

2. Te preocupas de reciclar los desechos orgnicos e inorgnicos que provienen de tu hogar? Explica.


UNIDAD 1 - TEMA 2


Lectura cientfica

Trabaja con la informacinLee y comenta las siguientes preguntas con tus compaeros y compaeras.

1. Cules son las ventajas de la utilizacin de conjugados polimricos? Explica.

2. En qu se diferencian los conjugados polmero-protena de los polmero-frmaco?

3. Cul es el aporte que la nanociencia y la nanotecnologa hacen a la medicina?

4. Crees que la utilizacin de estos nuevos elementos es una perspectiva viable para la salud y elbienestar de las personas?

Desde el descubrimiento de la nanociencia y lananotecnologa (campo de las ciencias aplicadasdedicado al control y manipulacin de la materia auna escala menor que un micrmetro), el desarrollode sistemas de transporte y liberacin controlada demolculas con actividad teraputica en los llamadosconjugados polimricos ha despertado el inters de lasgrandes compaas farmacuticas. Se postula, cadavez con ms fuerza, que la aplicacin de lananotecnologa en la medicina es clave para conseguirmejoras necesarias, tanto en el diagnstico como en eltratamiento del cncer.

En la ltima dcada se ha observado un crecimientoexponencial, tanto en el desarrollo de estos sistemascomo en la aprobacin de los mismos, en aplicacionesclnicas. La mayora son utilizados en terapiasanticancergenas; sin embargo, su aplicacin clnica esmucho ms amplia, pues han sido descritos comoposibles agentes inmunomoduladores antivricos ofrmacos para reconstitucin enzimtica, entre otros.

Dentro de los conjugados polimricos se distinguendos grupos: los polmero-protena y los polmero-frmaco. Pese a que ambos grupos presentan una gransimilitud, el objetivo o razn biolgica perseguida encada caso es diferente, y por tanto, tambin lo son losparmetros a considerar en su construccin. Mientrasque en los conjugados polmero-protena se persiguefavorecer una mayor estabilidad en el suero y unadisminucin en la inmunogenicidad, en los polmero-frmaco se pretende incidir en la farmacocintica delmecanismo de internalizacin celular, mejorando asla especificidad celular del frmaco de bajo pesomolecular, su mecanismo de internalizacin yliberacin ptima al alcanzar el blanco molecularpropuesto.

En consecuencia, con bases bien establecidas y clarasposibilidades para futuras mejoras, los conjugadospolimricos pueden ser reconocidos como unanueva efectiva nanoterapia anticancergena.

Fuente: Tamborero, S. y Vicent, M. (2008). Conjugados polimricos y su utilizacin como nanomedicina anticancergena.Revista Iberoamericana de Polmeros, 10 (1).

Las ltimas estadsticas proporcionadas por la Organizacin Mundial de la Salud (OMS) nosinforman que cada cuatro segundos muere una persona de cncer en el mundo. Por ello, resultafundamental desarrollar nuevas y potentes drogas anticancergenas.

Conjugados polimricos y su utilizacincomo medicinas anticancergenas


40 I Unidad 1

SNTESIS - EVALUACIN DE PROCESO

1. Cules son las diferencias entre la polimerizacin por adicin y la por condensacin? Seala tres(3 puntos).

2. Escoge dos polmeros sintticos de adicin y dos de condensacin y construye una tabla que incluya:estructura del monmero, estructura del polmero y su nombre, propiedades fsicas y aplicaciones(3 puntos).

3. Seala dos ventajas y dos desventajas que tiene la fabricacin de polmeros sintticos (4 puntos).

I Lee las siguientes preguntas y responde en tu cuaderno.

Lee y completa el siguiente esquema que resume los principales conceptos tratados en el Tema 2.

II Observa las siguientes imgenes que te permitirn responder las preguntas 1, 2 y 3 de la pgina 41. Las interrogantes 4 y 5 se responden a partir de lo aprendido en este Tema.

Polmeros decondensacin

Fibras

Plsticos

Catinica

Termoplsticos

A.De acuerdo con el tipo de sntesis

Clasificacin de los polmeros sintticos

Mecanismo de polimerizacin

B. C. De acuerdo con sucomportamientofrente al calor

Sntesis del Tema 2

Evaluacin de proceso

A B C D


UNIDAD 1 - TEMA 2


Me evalo

Completa la tabla. Para estimar tu puntaje, sigue las indicaciones que te sealar tu profesor o profesora.

Deberatem

(preguntas) Total Obtenido Qu debo hacer?

Reconocer las reacciones de sntesis que danlugar a los polmeros.

I (1) 3 Segn los puntajeslogrados, realiza las actividades que teindicar tu profesor o profesora.

Identificar las propiedades y caractersticas delos polmeros de adicin y de condensacin.

I (2)II (1, 2, 3, 4 y 5)

23

Apreciar las ventajas y desventajas de lafabricacin de polmeros en el desarrollo dela industria qumica.

I (3) 4

Puntaje

1. Escribe en el recuadro la letra del artculo que corresponde al nombre del polmero del que est hecho(1 punto cada una).

Nailon 66. Poliisopreno.

Poliestireno. Polietileno.

2. Escribe la letra del artculo correspondiente a la estructura qumica del polmero del que est hecho(1 punto cada una).

3. Escribe la letra del artculo que corresponde a la propiedad que presenta el polmero del que est hecho(1 punto cada una).

Fibra resistente y flexible. Pegajoso y blando en caliente.

Resistente y aislante. Resistente y termoplstico.

4. El cloruro de polivinilo o PVC se utiliza para fabricar caeras que remplazan a las de cobre. Por qu?(4 puntos).

5. El polietileno es un polmero termoplstico. Al polietileno de cadena lineal se le llama PEAD y seutiliza para fabricar recipientes de gran capacidad, como bidones. Al de cadena ramificada se le llamaPEBD y es empleado en la fabricacin de bolsas plsticas. Por qu tienen diferentes usos? (4 puntos).

(CH2 CH=CCH2)n

CH3

(CH2 CH)n

O

(HN (CH2)6 NHC (CH2)4 C)n

O

(CH2 CH2)n

SNTES

IS- E

VALUAC

INDEPR

OCES

O


42 I Unidad 1

El kevlar es un polmero quese obtiene por un mecanismode condensacin. Se caracterizapor ser altamente resistente.

El caucho vulcanizado es unpolmero que se obtiene porcalentamiento del isopreno enpresencia de azufre, generndose asun material rgido, pero con granelasticidad y resistencia trmica.

Los polmeros de origennatural son aquellos quese obtienen de los seresvivos. Algunos ejemplosson: la celulosa, lasprotenas y el algodn.

Algunas desventajas de lautilizacin y produccin decientos de polmeros sintticoses que los residuos puedenpermanecer por dcadas eincluso siglos sin degradarse; espor ello que una de las medidaspara reducir el gran porcentajede residuos plsticos es, porejemplo, la utilizacin de bolsasde papel, ya que su proceso dedegradacin tarda menos tiempo.

SNTESIS DE LA UNIDAD


SNTES

ISDELAUNIDAD

UNIDAD 1


Los polmeros sintticos seobtienen a travs de procesosqumicos en laboratorios o en laindustria qumica a partir de susmonmeros. Pueden clasificarse,segn su mecanismo depolimerizacin, en polmeros decondensacin o de adicin.

A partir de lo aprendido en esta Unidad y lo representado en la ilustracin, lee y responde las siguientespreguntas en tu cuaderno.

1. Segn la estructura y composicin de sus cadenas, cmo se clasifican los polmeros?

2. En qu se diferencia la polimerizacin por condensacin de una por adicin?

3. Por qu las bolsas plsticas son fabricadas con polietileno?, qu propiedades presenta este polmero?

4. Qu polmero seleccionaran para la fabricacin de potes plsticos de cocina? Por qu?

5. Cul es la diferencia entre el caucho natural y el sinttico? En qu consiste el proceso de vulcanizacin?

Trabaja con la informacin

Los plsticos, al igual que lasfibras y los elastmeros,tienen propiedades mecnicas,como la resistencia, la durezay la elongacin.

Los polmeros termoestables se caracterizan por sermateriales rgidos, en un amplio rango de temperatura,adems son frgiles y con cierta resistencia trmica. En cambio, los termoplsticos son rgidos atemperatura ambiente, pero se vuelven blandos ymoldeables al elevar la temperatura. Se pueden fundir ymoldear varias veces.

El tefln es un polmerotermoplstico conpropiedades antiadherentes.Se obtiene por unmecanismo de adicin.


44 I Unidad 1

Charles Goodyear

(1800-1860)

Inventor y comercianteestadounidense, no asisti a launiversidad; sin embargo, sugusto por investigar lo llev en 1839 a mezclaraccidentalmente azufre y cauchonatural en una estufa caliente, yde este modo obtener unmaterial que no se funda ni sepona pegajoso al calentarlo.Bautiz a este nuevo material conel nombre de cauchovulcanizado, en honor a Vulcano,dios del fuego. Aos ms tarde, y debido a su precaria situacineconmica, tuvo que vender sudescubrimiento a una compaaliderada por Frank Seiberling.

Leo Baekeland

(1863-1944)

Qumico estadounidense deorigen belga. En 1907 descubri,de manera accidental, unasustancia plstica con propiedadesmuy diferentes a las ya conocidas,a la que bautiz como baquelita.Este polmero fue el primero deuna serie de resinas sintticas quellegaron a revolucionar laeconoma mundial, dando inicio a la era del plstico. Gracias alxito de la baquelita, Baekeland se convirti en multimillonario, y en el ao 1940 recibi laMedalla Franklin.

Hermann Staudinger

(1881-1965)

Qumico y profesor universitarioalemn. Se dedic al estudio delos polmeros. En el ao 1922public un artculo en el queutiliz por primera vez el trminomacromolcula, sentando lasbases de la polimerizacin.

En 1926 expone su hiptesisrespecto de que los polmeroscorresponden a cadenas depequeas unidades enlazadas porenlaces covalentes. Recibi elPremio Nobel de Qumica en1953 por sus descubrimientos yaportes en el campo de laqumica macromolecular.

QUMICA EN LA HISTORIA


UNIDAD 1 QUMICAEN

LAHISTO

RIA


Giulio Natta

(1903-1979)

Qumico y profesor italiano. Susprimeros estudios se centraron enla creacin de nuevos mtodos desntesis de metanol, permitindolede este modo conocer elmecanismo de estas reacciones y as mejorar la selectividad de loscatalizadores. Sin embargo, apartir de la dcada de 1950 sededic casi de manera exclusiva ala qumica de polmeros de altopeso molecular, lo que lo condujoa la obtencin de un materialtermoplstico: el polipropilenoisotctico, que fue preparadoindustrialmente por primera vezen 1957. Tambin contribuy alconocimiento sobre losmecanismos de accin decatalizadores estereoespecficos y de polmeros de estructuraespacial regular.

Stephanie Kwolek

(1923-)

Qumica nacida en New Kensington,Pensilvania. Recin graduada de launiversidad, ingres a la compaacientfica DuPont. Su primer trabajofue la obtencin de un precursor parala preparacin de polmeros decondensacin, promoviendo lasntesis de nuevos polmeros,incluyendo la pelcula de poliamidaDuPont Kapton. Se dedic al estudiode compuestos de alto rendimiento,lo que la condujo en 1966 aldescubrimiento de un materialsinttico muy resistente y a la vezligero, cinco veces ms fuerte que elacero: el kevlar, polmero altamentecristalino utilizado en la fabricacinde chalecos antibalas. Kwolek fuepremiada, en 1966, con la MedallaNacional de Tecnologa y, en 2003,fue admitida en el Saln Nacional dela Fama de las Mujeres por sucapacidad creativa e inventiva.

Karl Ziegler

(1898-1973)

Qumico y profesor alemn.Se dedic al estudio de lasreacciones entre algunoscompuestos organometlicos,especialmente el butadieno y el litio. Descubri que loscompuestos de aluminio secomportan de manera similaral etileno. Como resultado deeste hallazgo, en 1953 sesintetiz el polietileno.

En 1963 recibi y compartiel Premio Nobel de Qumicacon el italiano Giulio Nattapor sus investigaciones en elcampo de la tecnologa yqumica de los polmeros.

Lee las siguientes preguntas y comenta con tu curso.

1. Qu opinas sobre el aporte realizado por Charles Goodyear?, qu piensas sobre el valor de laperseverancia manifestado por este personaje?

2. Qu consecuencias tuvo el descubrimiento del caucho vulcanizado? Explica.3. Cul es la importancia prctica del descubrimiento del kevlar?4. Qu importancia les atribuyes a los descubrimientos de cada uno de estos personajes?5. Cul de los personajes sealados en la pgina te llama ms la atencin?, por qu?

Trabaja con la informacin

UNIDAD 1_12ene_QUIM

química - iv° medio (1)

Documents

industria qumica

estudiante qumica

santill texto qumica

ao de educacin media

universidad de chile

ltimo ao escolar

universidad andrs bello

as conocers