Polímero Sintético a partir de la Leche
1. OBJETIVO 1.1. Objetivo general
Obtener un producto similar al plástico a partir de la caseína que tiene la leche
1.2. Objetivo especifico
Comprobar la resistencia del producto obtenido
2. FUNDAMENTO TEORICO Desde finales del siglo XIX y hasta ser sustituida por otros materiales como los plásticos petroquímicos, la caseína extraída de la leche se usó como plástico natural para fabricar objetos como botones, bolas de billar, peines o aisladores eléctricos. Actualmente, varias razones aconsejan volver a investigar en este campo: Podría ser un sustituto del petróleo en algunos casos Los bajos precios de la leche y los grandes excedentes de producción El escaso daño ambiental del proceso. La caseína es una proteína que está presente en la leche. Como todas las proteínas es un polímero natural, es decir, una macromolécula formada por la unión de muchas moléculas sencillas o monómeros llamada aminoácidos. Se trata de desnaturalizar la caseína por adición de un ácido (ácido acético o vinagre) y calor, provocando la pérdida de su estructura funcional y precipitando en un coágulo moldeable, a partir del cual se obtiene un material plástico (galalita) con el que se pueden fabricar botones u otras piezas de pequeño tamaño.
2.1. Polímero Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes, son grandes moléculas o macromoléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas: sustancias de mayor masa molecular entre dos de la misma composición química, resultante del proceso de la polimerización. Cuando se unen entre sí más de un tipo de moléculas (monómeros), la macromolécula resultante se denomina copolímero. Los polímeros pueden ser de tres tipos:
a) Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc. b) Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.
c) Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.
Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también polímeros, llamados polímeros inorgánicos.
2.2. Caseína La caseína (del latín caseus, "queso") es una fosfoproteína (un tipo de heteroproteína) presente en la leche y en algunos de sus derivados (productos fermentados como el yogur o el queso). En la leche, se encuentra en la fase soluble asociada al calcio (fosfato de calcio) en un complejo que se ha denominado caseinógeno .
2.3. Explicación química El principal componente de este plástico natural obtenido de la leche es la caseína. Se trata de una fosfoproteína; una molécula muy larga que tiende a juntarse con otras en bolas llamadas micelas para formar una mezcla estable y homogénea en la leche. A pesar de que la caseína es insoluble en el agua; en la leche, con un pH de 6, sus cargas negativas se unen a los iones positivos de calcio solubilizándose como una sal cálcica. Sin embargo, añadiendo un ácido a la leche, en este caso el acético del vinagre, las cargas negativas de la superficie de las micelas se neutralizan al unirse sus grupos fosfatos a los protones que aporta el ácido disuelto. Para conseguirlo debe aumentarse la acidez de la leche hasta alcanzar un pH de 4,5 y una temperatura de unos 60º. Esto provoca la precipitación de las moléculas de caseína fosfocálcica. Una vez filtrada y seca la caseína, sus moléculas se agrupan mediante sus partes hidrófobas creando una sustancia termoplástica y moldeable.
Hubo una época en la que a los plásticos se les consideraba materiales maravillosos. Hoy todavía se encuentran por todas partes y en toda clase de usos, pero la misma estabilidad y resistencia que un día les dio la fama ahora les hace no ser tan deseados. La persistencia no es una cualidad deseable en algo que se termina tirando, y no sólo nos referimos a los envases y embalajes, por lo que muchas personas han empezado a ver los plásticos convencionales de origen petroquímico como una molestia y una amenaza. Ahora se buscan alternativas biodegradables. La propuesta implica usar realmente la caseína, la principal proteína que se encuentra en la leche. La cuajada es, en su mayor parte, esta proteína. A comienzos del siglo XX el químico francés J.C. Trillat descubrió que si la caseína se trataba con formaldehído el resultado era una sustancia brillante y dura que funcionaba muy bien como sustituto de materiales como el marfil o el caparazón de tortuga (carey). El entusiasmo que provocó el nuevo producto, llamado galatita, fue tanto que la misma reina de Inglaterra (Mary) encargó varias piezas de joyería hechas con él. Sin embargo la galatita, tal cual, es un producto demasiado quebradizo como para que pueda tener un uso generalizado. Los plásticos petroquímicos lo fueron superando en prestaciones y su producción terminó en los años setenta.
La idea de volver a usar la galatita, sin embargo, siempre ha estado ahí y en estos días, en los que el hecho de que esté hecha de proteínas y, por lo tanto, puede ser degradada por las bacterias, se considera una virtud. Sólo queda superar el problema de la debilidad estructural. Lo que ha hecho el grupo de Schiraldi es usar una arcilla llamada montmorillonita sódica como esqueleto para el plástico. La montmorillonita sódica puede secarse por liofilización para dar como resultado un material parecido a una esponja llamado aerogel. Los aerogeles son famosos por su fragilidad. Pero eso es porque son mayormente espacio vacío. De hecho algunas
veces se les llama “humo sólido”. Esta fragilidad esconde una rigidez subyacente. Si se rellenasen los poros del aerogel con plástico se eliminaría la fragilidad y por otro lado la red de moléculas de la arcilla en el aerogel impediría que el plástico se quebrase. Los investigadores calcularon que si mezclaban caseína con la arcilla y después añadían gliceraldehído (ya que el formaldehído de la receta original es bastante venenoso), podrían obtener algo realmente útil. Para comprobar sus ideas el equipo mezcló una disolución de caseína con gliceraldehído y montmorillonita sódica y la mezcló intensamente para eliminar las burbujas antes de congelarla a 80 ºC bajo cero. Una vez congelada se colocó en un liofilizador con objeto de eliminar el agua, en lo que empleó cuatro días. Después se
“curó” (se denomina así, en el argot, a la polimerización y, en su caso, entrecruzamiento de cadenas poliméricas) durante 24 horas a 80ºC por encima de cero. Según los investigadores, el material así obtenido iguala al poliestireno expandido, el terror de los vertederos, en lo que se refiere a rigidez, fuerza y compresibilidad. A diferencia del poliestireno, desaparece cuando se arroja a un vertedero. Un primer experimento sugiere que el 20% ya ha desaparecido a los 18 días de estar expuesto a un ambiente que simula el de un vertedero. No tiene el prestigio del broche de una reina, pero puede que sea mucho más útil .
3. MATERIALES
• Dos vasos de precipitados de 100 mL. • Un termómetro de 0 – 100 °C.
• Una probeta de 100 cc. • Un cuentagotas. • Un mechero con trípode y rejilla. • Una varilla de vidrio. • Un cernidor como filtro. • Ácido acético o vinagre. • Leche. • Solución acuosa de formaldehído al 30 %. 4. PROCEDIMIENTO
Se pone la leche en un vaso de precipitados y se calienta hasta 50 a 60 °C
.
Se añade gota a gota el vinagre hasta que se corte.
Se filtra con el cernidor para separar el suero del coágulo y se escurre muy bien.
Se amasa con los dedos moldeando botones u otros objetos. Se pueden añadir colorantes para teñir la masa.
Se sumergen la masa moldeada en una solución acuosa de formaldehído al 30 %. Con el tiempo la masa de galalita se irá endureciendo, pudiéndose incluso pulir.
Cómo se forma: Esta material es un precipitado que se crea a partir de una reacción química de los componentes de la leche, en presencia de un medio ácido como el vinagre (ácido acético). Este material se llama Caseína, y es una proteína que viene de la leche y es liberada por la reacción química natural en medio acido. La Caseína ha sido utilizada en la industria como materia prima para la creación de joyas de fantasía.
5. OBSERVACIONES La filtración se debe realizar con mucho cuidado para no perder la caseína. El colorante vegetal no reacciona con el producto obtenido. Una vez realizado el proceso explicado hubo que esperar 6 a 8 días para obtener la dureza deseada, teniendo en cuenta que el periodo fue, en general, lluvioso. Una mañana se expuso al sol y aunque se aceleró el secado, aparecieron algunas grietas, por lo que se optó por secar en el interior. El producto obtenido, en este caso fue modelado de las figuras.
6. DATOS Vleche = 500 ml dleche = 1.03 g/ml mleche = 515 g Vvinagre = 100ml dvinagre = 1.05 g/ml mvinagre = 105 g 7. REACCIONES
8. CONCLUSIONES Finalmente se obtuvo un masa de caseína por medio filtración esta material adquiere una estructura muy similar al plástico.
Un plástico “ecológico” ya que no proviene del petróleo, sino de una materia prima tan natural como la leche. Con la diferencia de que no es muy resistente ni inflamable. El rendimiento se justifica con las pérdidas en el filtrado y la manipulación. Se concluyó la práctica con resultados satisfactorios cumpliendo los objetivos trazados al principio.
9. BIBLIOGRAFIA
http://www.experciencia.com/fabricacion-de-plastico-ecologico/
http://triplenlace.com/2012/05/23/como-fabricar-plastico-conleche/
http://es.wikihow.com/hacer-%22plástico%22-con-leche
http://www.experientiadocet.com/2010/10/un-plastico-que-es-laleche.html
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