INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA ELECTRICA Y MECANICA UNIDAD ZACATENCO INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA QUIMICA BASICA
ALUMNO: PELAEZ MENDEZ DANIEL MISAEL
PRACTICA No. 5 OBTENCION DE UNA RESINA FENOLICA
GRUPO: 1C16M
22 ± NOVIEMBRE ± 2010
SEMESTRE: AGOSTO ± DICIEMBRE 2010
INTRODUCCIÓN POLIMERO Los polímeros son compuestos orgánicos que se derivan de la unión de dos o varias moléculas simples llamadas monómeros, por medio de reacciones de poliadición o de polcondensación. Se distinguen los compuestos dímeros, trímeros, tetrámeros, etc.
POLIMERIZACIÓN La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.
Polimerización por adición y condensación Una polimerización es por adición si la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero con pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la resta de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman. La polimerización es por condensación si la macromolécula del monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del monómero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o TEG gaseoso. La polimerización por condensación genera subproductos. La polimerización por adición no.
Polimerización por crecimiento en cadena y en etapas En la polimerización por crecimiento en cadena los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a monómero.
En la polimerización por crecimiento en etapas (o pasos) es posible que un oligómero reaccione con otros, por ejemplo un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc., de horma que la cadena se incrementa en más de un monómero. En la polimerización por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento.
Polimerización en suspensión, emulsión y masa Polimerización en suspensión. En este caso el peróxido es soluble en el monómero. La polimerización se realiza en agua, y como el monómero y polímero que se obtiene de él son insolubles en agua, se obtiene una suspensión. Para evitar que el polímero se aglomere en el reactor, se disuelve en el agua una pequeña cantidad de alcohol polivinílico, el cual cubre la superficie de las gotitas del polímero y evita que se peguen. Polimerización en emulsión. La reacción se realiza también en agua, con peróxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un agente de suspensión como el alcohol polivinílico, se añade un emulsificante, que puede ser un detergente o un jabón. Polimerización en masa. En este tipo de reacción, los únicos ingredientes son el monómero y el peróxido.
PLASTICOS Los plásticos son sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o
multiplicación seminatural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales): y y y y y y y
y y
fáciles de trabajar y moldear, tienen un bajo costo de producción, poseen baja densidad, suelen ser impermeables, buenos aislantes eléctricos, aceptables aislantes acústicos, buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas, resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes
Desde el punto de vista químico, los plásticos, a bajas temperaturas, son generalmente más resistentes a los ambientes que atacan a los metales, al concreto y a la madera. En general, los plásticos resistentes los ataques del agua, pero son muy sensibles a la luz solar (rayos ultravioletas) y soportan bien los ataques atmosféricos.
Clasificación de los plásticos Según el monómero base: En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del polímero. y
Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen: Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón.
Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita. y
Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno
Según su comportamiento frente al calor Termoplásticos: Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas(Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados. Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse.. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces. Los principales son: y
Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón.
y
Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
y
Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas.
y
Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente
pliofilmes,
clorhidratos
de
caucho
obtenidos
adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho. Termoestable: Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído. y
Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
y
Resinas epoxi.
y
Resinas melamínicas.
y
Baquelita.
y
Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.
y
Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.
Según su estructura molecular: Amorfos Son amorfos los plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden; están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros amorfos son transparentes.
Semicristalinos Los polímeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño. Cristalizables Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rápido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polímero semicristalino, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.
OBJETIVO EL ALUMNO CONOCERÁ UN PROCESO DE POLIMERIZACIÓN.
DESARROLLO Procedimiento 1 Pese dos gramos de resocinol y colóquelos en un vaso de 10 ml. Agregue 3 ml.de formaldehido. Coloque el vaso en el baño maría (vaso de precipitados de 600 ml.), caliente manteniendo la temperatura del baño a 50 0c hasta que se haya disuelto todos los cristales de resorcinol. Agite la solución mientras se está disolviendo los cristales. Retire el agitador y en su lugar utilice una asa de cobre. Caliente el baño maría hasta 70 oc (no sobre caliente) mantenga esta temperatura durante 10 minutos. Retire el vaso del baño maría y déjelo enfriar. Cuando la mezcla se vaya enfriando, agregué gota hidróxido de sodio (6m) lentamente hasta que se efectué la reacción (use el alambre para extraer el plástico del vaso) examine el producto. Procedimiento 2 Pese dos gramos de resocinol y colóquelos en un vaso de 10 ml. Agregue 3 ml.de formaldehido. Coloque el vaso en el baño maría (vaso de precipitados de 600 ml.), caliente manteniendo la temperatura del baño a 50 0c hasta que se haya disuelto todos los cristales de resorcinol. Agite la solución mientras se están disolviendo los cristales, como en el procedimiento ³a´. Retire el vaso en 100 ml. Del baño maría y coloque una asa de alambre de cobre. Con precaución agregue acido clorhídrico
RESULTADOS Primera Parte Obtuvimos un material de color café que era un poco más duro que el del procedimiento 2 pero este no se rompía con tanta facilidad, además al colocarlo en la llama del mechero este tardaba mas tiempo en quemarse por lo cual determinamos que se trataba de un material termo estable Segunda Parte Obtuvimos un material de color rosa que era muy blando y se rompía con facilidad, además al introducirlo dentro de la llama del mechero se quemaba con facilidad por lo cual determinamos que era un termoplástico.
CUESTIONARIO 1.- ¿Que es un polímero? Los polímeros son compuestos orgánicos que se derivan de la unión de dos o varias moléculas simples llamadas monómeros, por medio de reacciones de poliadición o de policondensación. Se distinguen los compuestos dímeros, trímeros, tetrámeros, etc., según si están compuestos por dos, tres, cuatro moléculas o más. 2.- explique que es una reacción de policondensación En esta reacción se forman macromoléculas a partir de componentes básicos del mismo tipo o diferentes, que poseen por lo menos dos grupos reactivos. Durante el proceso se desprenden productos secundarios simples y de bajo peso molecular como el agua, el ácido clorhídrico y otras sustancias similares. Por policondensación se producen plásticos tales como Poliamida (PA), PC y PET. 3.- ¿Que características presenta el producto obtenido en el procedimiento 1? El producto era un poco duro y no se quebraba con fácil, no se quemo muy rápido al contacto con la llama y es de color café.
4.-
¿Que características presenta el producto obtenido en el procedimiento 2? El producto era frágil y un poco suave, se quebraba con mucha facilidad, al colocarla en la llama del mechero se quemo muy rápido y tenía un color rosa.
5.- ¿Qué tipo de plástico se formo en cada uno de los procedimientos ? En el procedimiento 1 se obtuvo un material termo estable ya que no se quemaba con mucha facilidad y en el procedimiento 2 se obtuvo un termoplástico ya que se quemo con mucha facilidad
CONCLUSIÓN Concluimos que los materiales termo estables son duros y presentan una alta resistencia al calor mientras los termoplásticos son muy suaves o frágiles además de que son de baja resistencia al calor.
BIBLIOGRAFÍA y
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Química 3 cálculos químicos -José María Bravo Trejo y José Luis rodríguez Huerta ± editorial éxodo-pag.199 Introducción a la química²Malone--editorial limusa.