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Experimentos > Algunas polimerizaciones fáciles

Categorías: Reacciones químicas
Palabras clave: Condensación, Polarización


Autor/es

José Antonio Martinez Pons

Qué se pretende demostrar

  1. Como se produce una polimerización
  2. Cambio de propiedades del producto
  3. De modo implícito, la estructura del propio polímero.


Dirigido a

El nivel de profundización puede adaptarse a cualquier nivel, desde primaria ( con muchas precauciones) hasta la universidad, pero salvo en este último caso son experiencias que debe realizar el profesor.



Materiales necesarios

  • Cloruro de sebacilo
  • Hexametilen diamina
  • Tetracloruro de carbono o exano
  • Hidróxido de sodio.
  • Tres vasos de precipitados.
  • Agitador
  • Pinza de laboratorio


Descripción

EL NYLON

 La primera fibra artificial producida fue el Nylón, en 1935, polímero sintético constituido por moléculas de largas cadenas, de elevada masa molecular y longitud variable.

PROPIEDADES:

Tiene una gran resistencia a la rotura, es muy elástico y de baja densidad. Funde a temperaturas del orden de 260 ºC y se reblandece a la temperatura de 180ºC. Se obtiene por polimerización de condensación una pasta filamentosa y blanquecina, que enfriada se vuelve elástica y resistente. No arde bien y no mantiene la combustión. Es estable frente a agentes químicos.

 

APLICACIONES:

Al principio el nylon no era más que una curiosidad de laboratorio, su primera aplicación fue la fabricación de medias en sustitución de la seda natural en 1940 y para la fabricación de paracaídas utilizados en la Guerra Mundial. El carácter hidrófobo de estas fibras las hace adecuadas para su empleo en la fabricación de impermeables, bañadores, etc, prendas que hasta su invención no se conocían con estas propiedades.

OBTENCIÓN DEL NYLON:

FUNDAMENTO QUÍMICO:

 

 MONÓMEROS: Cloruro de decadioilo y 1,6-diamino hexano.

 Cada vez que se unen dos monómeros se elimina una molécula de cloruro de hidrógeno, y los extremos de la molécula formada pueden volver a reaccionar para formar moléculas muy largas, formando el nylon 610:

 

Cl-CO-CH2-C H2-C H2-CH2-C H2 C H2 C H2-C H2-CO-Cl H-NH-(CH)6 -NH-HÞ

 

 Cl-CH2-CH2-CH2-C H2-C H2-C H2-C H2-C H2C H2-C H2-N-C H2-CH2-CH2-CH2-C H2-C H2-N-H 2 + HCl

 

Procedimiento

 

1. Disolución A : Se prepara  disolviendo  de 20 ml de cloruro de sebacilo en un litro de tetracloruro de carbono.  El tetracloruro puede sustituirse por exano.

2. Disolución B : Se prepara  disolviendo  22 g de hexametilendiamina y 15 g de hidróxido de sodio en medio litro de agua.

 

Preparación

Se vierte con sumo  cuidado, por ejemplo 20 mL de disolución A en un  vaso de precipitados  de  100 mL. Lentamente y con cuidado añade la misma cantidad de  disolución B en el vaso. Se   observa que se forman dos fases, el nylon se forma en la interfase de las dos superficies, que se retira tirando con una pinza y enrollándolo en una varilla de vidrio. Se lava  el nylon con agua y dejar secar.

 

Precauciones:

  En la reacción se desprende  HCl por tanto se  trabajará en vitrina o en lugar ventilado y con las debidas precauciones y se lavará cuidadosamente el  nylon, si desea conservarse, especialmente si por ejemplo se desea medir el pH  de su vapores al calentarlo, puesto que los restos de HCl pueden   contaminarlos y dar una medida errónea

Se puede  utilizar otra diamida  y otro  dihalogenuro, obteniéndose diferentes variedades de Nylon.

 

Obtención de una resina de fenol   aldehído.

 

Fundamento químico

La baquelita fue la primera sustancia plástica totalmente sintética. Creada en 1907 y nombrada así en honor a su creador, el belga Leo Baekeland (el Premio Nobel en Química Adolf von Baeyer experimentó con este material en 1872 pero no completó su desarrollo). Fue también uno de los primeros polímeros sintéticos termoestables conocidos. []Se trata de un fenoplástico que hoy en día aún tiene aplicaciones interesantes. Este producto puede moldearse a medida que se forma y endurece al solidificarse. No conduce la electricidad, es resistente al agua y a la mayoría de disolventes, pero fácilmente mecanizable. Su permitividad dieléctrica relativa es de 0,65. El alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable: una vez que se enfría no puede volver a ablandarse. 

Se  trata de un   copolímero entrecruzado entre un  aldehído, aquí el formaldehido, y  fenol: el esquema de reacciones que tienen lugar en su  síntesis  puede resumirse en el Esquema 1.

El ataque   al anillo puede producirse en posiciones orto  o para, la reacción prosigue a continuación  y dependiendo de la relación de las concentraciones de ambos reactivo,  la presión , la temperatura y el pH  producirá un mayor o menor número de  entrecruzamientos  entre las cadenas.

El método  que se propone,  aunque no de un producto final de gran calidad, es muy espectacular.

Reactivos, 

Formol comercial ( formalina)  disolución al  37%; fenol , este producto se puede presentar en forma  de disolución  al 90%, es lo más cómodo  o en forma sólida, ácido acético glacial, ácido clorhídrico  12 M , es decir ,el habitual en el laboratorio. Vaso  de precipitados  de  250 mL.  El autor   normalmente reutiliza  botes de yogur de vidrio, su capacidad de unos 125 mL es suficiente para  las cantidades que se utilizan, de este modo  además  de ahorrar  el uso de material de laboratorio relativamente  caro, se  “predica con el  ejemplo”  sobre la importancia del reutilizado. Agitador  magnético o una simple varilla de vidrio. 

           

 Procedimiento 

En el  vaso se vierten, por este orden

12,5 mL de formol,

22,5  mL de ácido acético

 10 mL  de fenol  (9  g si esta en forma sólida)

22,5 mL  de ácido clorhídrico.

 Agítese, Inicialmente se obtendrá una disolución de color  caramelo claro. Se observará que el vaso se clienta un poco. Al cabo  de unos minutos, (de 2 a 5) se observa como de repente  el contenido del  vaso se enturbia y se calienta  intensamente  y empieza a formarse el polímero,  resultando una masa rojo fresa.



Existe algún riesgo

Este experimento   debe realizarlo el profesor. Trabájese  con gafas  y guantes y en lugar ventilado

Si se utiliza  agitador magnético se obtiene un producto mucho más uniforme, sine embargo  recuperar el imán significa aserrar   la “piedra”, Cuando la limpieza del vaso es muy difícil, si como hace el autor se ha optado por material reutilizado,  puede reciclarse  el  recipiente.

La polimerización completa  requiere un cierto tiempo, después,  si se desea conservar el producto, lávese primero con una disolución de sosa al 10 %, luego  con agua  y séquese. Lo mismo debe hacerse con el recipiente de vidrio antes de  depositarlo  con el material a reciclar, cuando se decida  optar por esta solución.



Imágenes

 


Enlaces

Referencias bibliográficas:

  • Finar, I. L. (1980): Química Orgánica. Tomo 2 Editorial Alhambra. Madrid.
  • Horta Zubiaga, A. (1982). Macromoléculas. Unidades didácticas de la UNED. Publicaciones UNED
  • Martínez Pons, J.A.; F. Prada Pérez de Azpeitía “Reciclado de Plásticos” Jornadas territoriales de educación Pág. 149-154.MEC 1999
  • Shakashiri, Bassam H. (1983) Chemical Demostrations Tomo 1. Wisconsin University Press
  • Rieche, Alfred (1965) . “Química orgánica técnica”. Acribia . Zaragoza .
  • Vian Ortuño, A. (1980) “Introducción a la Química Industrial”. Alhambra. Madrid


Para saber más

En el comercio se pueden encontrar distintos tipos de resina que pueden prepararse con facilidad, normalmente se sirve el monómero, el iniciados y a veces el acelerador, con instrucciones sobre la correcta dosificación y el manejo de los productos químicos. No incluyen sin embargo datos científicos, aunque en general se tata de resinas de poliéster o poliuretano y también siliconas, por eso que su utilidad didáctica puede verse un poco limitada. El usuario puede agregar cargas y colorantes. Se suelen emplear en modelismo. Su manejo es bastante delicado y no debe hacerse por personas sin experiencia, siempre al aire libre o en vitrina y con guantes..