Como se sintetiza un material elástico?

Introducción:

En sí , que son los PLÁSTICOS es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que Significa "Capaz de ser Moldeado", son sustancias de origen orgánico formadas Por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura Carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones Químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural.Los plásticos son parte de la gran familia de los Polímeros; en si los Polímeros es una palabra de origen latín que significa Poli:” muchas” y meros: “partes”, de los cuales se derivan también otros productos como los adhesivos, recubrimientos y pinturas.

Pero como se descubre los plásticos. El desarrollo del plástico surge, cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar; En América se conocía otro material utilizado por sus habitantes antes de la llegada de Colón, conocido como hule o caucho. El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes y, por lo tanto, su aplicación resultaba limitada.

Así que esto ocurrió durante la cavilaciones antiguas, a principios del siglo XIX ocurría los siguiente:

Se puede decir que la primera resina semisintética fue el hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer reaccionar azufre con laResina natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente aLos cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos.

A mediados del siglo XIX, el inventor inglés Alexander Parkes obtuvo Accidentalmente nitrocelulosa, mediante la reacción de la celulosa conÁcido nítrico y sulfúrico, y la llamó "Parkesina", Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgió el primer plástico de importancia comercial gracias a un concurso para

encontrar un material que sustituyen al marfil en la fabricación de las bolas de billar Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy peligroso que podía utilizarse como explosivo.Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceito de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron "Celuloide", el cual hizo posiblela producción de varios artículos como peines, bolas de billar y películas fotográficas.

Otro plástico semisintético que tuvo buena aceptación comercial fue el queDesarrollaron Krische y Spitteler en 1897, debido a la demanda dePizarrones blanco en las escuelas alemanas. Este material se fabricó abase de Caseína, una proteína extraída de la leche al hacerla reaccionarCon formaldehído.

En 1899 Leo H. Baeklan, descubrió una resina considerada totalmentesintética, "la baquelita", la cual se obtienen mediante la reacción del fenolcon formaldehído.

El siglo XX puede considerarse como el inicio de "La Era del Plástico", yaque en esta época la obtención y comercialización de los plásticossintéticos ha sido continuamente incrementada y el registro de patente sepresenta en número creciente.

En 1907 salió al mercado la resina fenólica "Baquelita", mientrasStaundinger trabajaba en la fabricación de poli estireno y Otto Rhomenfocaba sus estudios al acrílico, que para 1930 ya se producíanindustrialmente.Por su parte el PVC, aunque había sido sintetizado desde 1872 porBauman, fue hasta 1920 cuando Waldo Semon, mezclándolo con otroscompuestos, obtuvo una masa parecida al caucho, iniciándose así lacomercialización del PVC en 1938.

Entre los años de 1930 y 1950, debido a la segunda Guerra Mundial surgela necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con mejorespropiedades, mayor resistencia, menor costo y que sustituyeran a otrosque escaseaban. Es en este período, cuando surgieron plásticos como elNylon, Polietileno de Baja densidad y el Teflón en un sector de granvolumen, y la industria química adquirió de suministrador importante demateriales.

Polimerización

La polimerización puede producirse naturalmente, como la unión de tresmoléculas de acetaldehído ( CH3CHO), que se unen para formarparaldehído. Pero industrialmente la polimerización se produce de formaartificial mediante la aplicación de presiones y temperaturas elevadas ytambién por la aplicación de catalizadores, compuestos químicos queintervienen en la transformación, pero que no aparecen en el compuestofinal.Los polímeros artificiales constituyen el núcleo de todos los plásticosempleados en la actualidad. Aunque existen multitud de polímerosdistintos, cada uno de los cuales posee características distintas deflexibilidad, resistencia, transparencia, etc., el proceso constituyente essimilar en todos los casos.

Se pueden dividir en polímeros naturales y sintéticos:

- Los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos son polímeros naturales que cumplen funciones biológicas de extraordinaria importancia en los seres vivos y por eso se llaman biopolímeros.

- Los polímeros naturales son aquellos que proceden de los seres vivos.

- El polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las zapatillas y el rayón de una prenda de vestir son polímeros sintéticos.

- Los polímeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio.

¿Qué son los homopolimeros y copolimeros?

- Homopolímeros. Son macromoléculas formadas por la repetición de unidades

monómeras idénticas. La celulosa y el caucho son homopolímeros naturales. El polietileno yel PVC son homopolímeros sintéticos.

- Copolímeros. Son macromoléculas constituidas por dos o más unidades monómeras

distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita, uno sintético.

- Si los monómeros se agrupan en forma azarosa, el polímero se llama copolímero al azar.

- Si se ubican de manera alternada, se obtiene un copolímero alternado.

- Si se agrupan en bloque, por ejemplo, dos monómeros de un tipo y tres monómeros del otro,en forma alternada, se forma un copolímero en bloque.

Polimerización: síntesis de polímerosLos polímeros son macromoléculas que se forman a partir de la unión de moléculaspequeñas o monómeros. El proceso por el que se unen los monómeros se llama polimerización.La polimerización puede llevarse a cabo por adición o por condensación.

• Polímeros de adición. Se forman por la unión sucesiva de monómeros, que tienen uno o másenlaces dobles y triples.En esta fórmula, R puede ser un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o algún grupofuncional como halógeno, ácido carboxílico, éster u otro. Los monómeros utilizan el enlace doble otriple para unirse entre sí.En el proceso de polimerización de este tipo se distinguen tres etapas: iniciación, en laque participa como reactivo una molécula llamada iniciador; propagación, en la que la cadenacomienza a alargarse por repetición del monómero y terminación, en la que se interrumpe elproceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.

• Polímeros de condensación. Se forman por un mecanismo de reacción en etapas, es decir, adiferencia de la polimerización por adición, la polimerización por condensación no depende de lareacción que la precede: el polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen másde un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero.Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas en estosfines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña.

Un polímero es una molécula de elevada masa molecular, constituida por unidadesestructurales menores, llamadas monómeros.Los polímeros pueden tener un origen natural o sintético.La polimerización es el proceso mediante el cual un número de monómeros se unen paraformar un polímero.

Según el tipo de polimerización por la cual se obtienen, hay polímeros de adición y decondensación.De acuerdo a su composición, los polímeros pueden estar formados por monómeros igualesu homopolímeros y por dos o más monómeros distintos o copolímeros

Polímeros de adición: el polipropilenoLos polímeros de adición pueden obtenerse a través de un proceso de polimerizacióncatiónica, aniónica o radicalaria, según sea el reactivo iniciador que se emplee para ello.La polimerización catiónica de un alqueno es el proceso en el que el extremo por el que crece la cadena es un catión (electrófilo). Veamos el caso de la polimerización catiónica del propileno para obtener el polipropileno.

1. Iniciación. Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H+ (reactivo iniciador) ataca loselectrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono.En esta reacción se genera un ion carbonio (especie deficiente en electrones).

2. Propagación. Como existe una muy baja concentración de HA, con respecto al alqueno, esimprobable que el ion carbonio se encuentre con el A- y sea neutralizado.En vez de esta reacción, el ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad electrónica) de otramolécula de propileno, formando un nuevo ion carbonio y así sucesivamente se va alargando lacadena y el polímero sigue creciendo.

3. Terminación. La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el ion carbonio y el anión.

Definiendo a los polímeros.

El sistema identifica solamente los seis polímeros más usados que corresponden a los quese emplean en la fabricación de casi todos los productos conocidos. Se los identifica con un número dentro de un triángulo con flechas, indicando así que el material es reciclable.La tabla muestra estos seis polímeros, con sus características, usos y código.En cualquier caso, y dada la versatilidad de estos materiales, es posible encontrar un mismo tipo de polímero con aplicaciones muy diferentes. Como vemos en la tabla, existen, además, distintas variedades de algunos de ellos, por ejemplo el polietileno de baja densidad y de alta densidad.

Estructura y propiedades de los polímerosCuando los monómeros se unen para ir conformando los polímeros pueden dar origen a diferentes formas o estructuras de polímeros. Los polímeros se clasifican según su forma en lineales y ramificados. Un polímero lineal se forma cuando el monómero que lo origina tiene dos puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y enambos sentidos. Un polímero ramificado se forma porque el monómero que lo origina posee tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerizaciónocurre tridimensionalmente, en las tres direcciones del espacio.Muchas de las propiedades de los polímeros dependen de su estructura. Por ejemplo, unmaterial blando y moldeable tiene una estructura lineal con las cadenas unidas mediante fuerzas débiles; un material rígido y frágil tiene una estructura ramificada; un polímero duro y resistente posee cadenas lineales con fuertes interacciones entre las cadenas.

Los plásticos:

Los plásticos son polímeros sintéticos que pueden sermoldeados en alguna de las fases de su elaboración. Si un material puede fundirse y moldearse varias veces, se habla de termoplástico; mientras que, si puede hacerlo solo una vez, se llama termoestable. Los termoplásticos son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura; pueden fundirse y moldearse varias veces, sin que por ello cambien sus

propiedades; son reciclables.

Los termoestables son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez moldeados no pueden volver a cambiar su forma, ya que no se ablandan cuando se calientan, por ello no son reciclables.Estas propiedades también dependen de la estructura del polímero.

• Son termoplásticos porque sus cadenas, ya sean lineales o ramificadas, no están unidas:presentan entre sus cadenas fuerzas intermoleculares, que se debilitan al aumentar la temperatura, por eso se reblandecen.• Son termoestables porque sus cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones, que son más cortas que las cadenas principales. El calor es el principal responsable delentrecruzamiento que da una forma permanente a este tipo de plásticos y no pueden volver aprocesarse.

Los polímeros pueden clasificarse según el tipo de reacción de síntesis por la que seobtienen (adición o condensación).

También según: el tipo de monómeros que los forman (homopolímeros y copolímeros);la estructura que presentan (lineales y ramificados), y el comportamiento frente alcalor (termoplásticos y termoestables).

Conclusiones:

Ventajas y desventajas de los polímerosEn la actualidad hay tantos polímeros artificiales para otros tantos propósitos diferentes quees difícil imaginar nuestro mundo sin los “plásticos”.Los plásticos son populares porque son:Económicos.Más livianos y pueden sustituir la madera, la piedra o el metal.Muy resistentes a la oxidación y al ataque de ácidos y bases.Inalterables a los agentes atmosféricos como la luz, el agua y el aire.Muy versátiles. Se fabrican con ellos objetos con gran diversidad de formas, texturas ycolores; pueden ser suaves como las plumas y más resistentes que el mismo acero.Son aislantes de la corriente eléctrica.Sin embargo, como en todas las cosas, estas mismas ventajas pueden ser sus peoresinconvenientes. La alta resistencia a la corrosión, al agua y a la descomposición bacteriana, losconvierte en residuos difíciles de eliminar y, consecuentemente, en un grave problema ambiental.

Bibliografía:

Wikipedia.com

Los polímeros (articulo sobre química organica)

Estructura de los polímeros. Articulo del IPN (cecyt Altamira)

Quimia orgánica, Mac grall Hill

Escuela secundaria gral. Numero 4 “ANDRES ARAUJO ARAUJO”

Integrantes del equipo: Erick Tadeo Martir Rosas, Hugo Antonio Serrano Ahumada, Alan Nicolás Pórtela Sánchez, Mónica Nayreth García Cabañas,

Cristian Enrique Maldonado Vargas.

Profesora: Rosa Lilia Rangel Jaramillo

Materia: Quimica

Proyecto: ¿Cómo se sintetizan los polímeros?

Grado: 3 Grupo: E