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• Carlos Alvarado

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Universidad Autónoma Metropolitana

Laboratorio de Estructura y Propiedades de los Materiales

Profesor: Marcos May Lozano

Práctica No.3 Oxidación de Metales

Fecha: 23/05/19

Integrantes: Emilio Antonio Guerrero Silva Carlos J. Alvarado Mérida Diosino Lopez Juan Anely Vargas Espiritu Julián Aponte Aguilar Calderón Cardona Esteban Agustín

Objetivos Específicos • • • • • • • •

Definir polímero, termoplástico, termofijo, elastómero. Diferenciar los métodos de obtención de los polímeros: adición y condensación. Definir el concepto de polimerización por adición, actualmente por reacción en cadena. Obtener una película o recubrimiento de polimetacrilato de metilo a partir de la disolución del polímero en su monómero. Obtener por precipitación el hule natural a partir de una solución de látex. Conocer el sistema de identificación para el reciclado de los “plásticos”. Identificar de diferentes muestras de plásticos, el nombre del polímero, utilizando el sistema de identificación para el reciclado. Reconocer algunos polímeros por su comportamiento térmico, el olor y el color de sus vapores a la flama.

Introducción Mediante reacciones de polimerización es posible unir por enlaces covalentes, un numero grande de moléculas de peso molecular relativamente bajo (monómeros) formando una macromolécula. Estas llegan a tener cientos o miles de unidades de monómeros combinando de una forma más o menos repetida. Existen dos métodos para la obtención de polímeros: • Adición: Es una reacción en cadena que se efectúa mediante la unión de ciertos reactivos, los cuales pueden ser; cationes, aniones o radicales libres. • Condensación: Se efectúa mediante la reacción de dos monómeros, con la eliminación de una molécula pequeña. Este tipo de polímero se emplea en la elaboración de cubiertas protectoras, lacas, adhesivos y resinas fenólicas. Para suspender las reacciones de polimerización se debe agregar una sustancia inhibidora entre las cuales se encuentra los fenoles, algunas aminas y las quinonas. Los polímeros se pueden clasificar en función de su comportamiento mecánico-térmico en: • Termoplásticos: Se componen de largas cadenas y típicamente se comportan de una manera plástica y dúctil. Al ser calentados a temperaturas elevadas se ablandan. Estos polímeros pueden reciclarse con facilidad.

• Termoestables: están compuestos por largas cadenas de moléculas con fuertes enlaces cruzados para formar redes tridimensionales. Estos polímeros generalmente son más resistentes, pero más frágiles que los termoplásticos. • Elastómeros: tienen una estructura intermedia, en la cual se permite que ocurra una ligera formación de enlaces cruzados entre cadenas. Estos polímeros tienen la capacidad de deformarse elásticamente en grandes proporciones, sin cambiar de forma permanente. La mayoría de los polímeros son aislantes eléctricos, sin embargo, hay polímeros especiales (como los acetales) que poseen conductividad eléctrica útil. Por el tipo de enlace que tienen los polímeros, algunos son solubles en solventes orgánicos, mientras que otros son prácticamente insolubles.

Procedimiento experimental

Colocar 1/2 esfera de unicel sobre un crisol.

Colocar 5ml de latex en un vaso.

Medir con una regla y depués medir cuanto se estira sin romperlo.

Cortar pequeñas porciones de latex y unicel.

Al latex restante realizar prueba de aislamiento eléctrico.

Agregar varias gotas de acetato de etilo, dejar 20 minutos o hasta que se evapore el etilo.

Con una pipeta agregar 10 gotas de vinagre hasta formar un coágulo.

Continuar hasta eliminar el liquido blanco.

Medir la elasticidad

Lavar con agua y secar con un papel.

En 5 tubos de ensaye colocar 1 porción de latex, agregar a cada uno unas gotas de lo siguiente: agua, acetona, NaOH, HCl, etanol.

Prueba a la llama

Hacer lo mismo con el unicel.

En un mechero quemar un poco de latex y unicel.

Análisis y resultados Propiedad Termoplástico Termofijo Facilidad de ignición Color de la flama Olor Agua Acetato de etilo Solución 𝑁𝑎𝑂𝐻 Solubilidad en Solución 𝐻𝐶𝑙 Aguarrás Petróleo Alcohol Acetona Elasticidad medida como % de estiramiento Aislamiento eléctrico

Poliestireno

Hule natural

x

x

baja Brillante Olor dulce, azúcar quemada No es soluble

Alta Amarilla/naranja Llanta No es soluble

Si es soluble

No es soluble

No es soluble

No es soluble

No es soluble No es soluble No es soluble Si es soluble Normal Frío Caliente

No es soluble No es soluble No es soluble No es soluble De 3.5 cm a 10 cm = 185.71 %

-

bueno

-

Condujo electricidad

Análisis y resultados

Dentro de esta práctica obtuvimos dos polímeros mediante la polimerización en cadena (también conocida como polímeros de adición). Los termoplásticos: son unidades de bajo peso, de la macromolécula se unen sin que formen otros enlaces covalentes, presentan características como; • Solubilidad. • Al someterlos al calor se funden sin descomponerse. Las mismas se cumplen bajo ciertas circunstancias una de ellas es que su peso no 𝑔 debe ser mayor a 1𝑥106 𝑚𝑜𝑙 . A diferencia de un termofijo las cadenas lineales de los termoplásticos no forman enlaces entre ellas, dándoles a los mimos la capacidad de estirarse, deformarse y fundirse sin perder sus propiedades. • Formación de una película de poliestireno: Después de colocar la porción indicada de unicel, al adicionar acetato de etilo comenzó a disolverse en él.

Al ser sometido al calor de la parrilla durante 20 minutos, comenzó a evaporarse el acetato de etilo quedando así una película (lámina translucida de poliestireno). • Tratamiento de látex para obtener Caucho: Dejaremos en claro los siguientes conceptos antes de pasar al análisis. Los elastómeros son polímeros sintéticos que poseen elasticidad (cauchos o hules), son polímeros de adición con comportamiento intermedio entre termoplásticos y termofijos. El hule es un elastómero amorfo y no presenta un patrón regular de difracción de rayos X, Estirado presenta un grado de cristalinidad y ordenamiento. El hule con menor elasticidad llamado también caucho es el polímero más conocido y utilizado. Se extrae de forma natural de látex. Para esta práctica decantamos el látex sobre un vaso de precipitado de 50 mL, se añadieron gotas de vinagre, el cual actuó como un coagulante, al revolver la mezcla constantemente con el mezclador de vidrio se fue desprendiendo del látex el hule, formándose una masa blanca que estaba adherida al mezclador. Se puede obtener hule con más pureza mediante otros métodos pero para esta práctica lo obtuvimos mediante precipitación. • Pruebas realizadas a los termoplásticos Realizamos pruebas de solubilidad para el poliestireno y el caucho. 1. Para el agua: ninguno de los dos materiales se disolvió en agua. 2. Para el acetato de etilo: el poliestireno si se disolvió para formarse una lámina translucida del mismo. El caucho no se disolvió. 3. Para el 𝑵𝒂𝑶𝑯: ninguno de los dos materiales se disolvió en la solución de 𝑁𝑎𝑂𝐻. 4. Para 𝑯𝑪𝒍: no se disolvieron. 5. Aguarrás: ningún material pudo disolverse. 6. Petróleo: no se contaba con petróleo o algún derivado como gasolina y diésel. 7. Alcohol: ningún material de los experimentados se disolvió. 8. Acetona: el poliestireno si se disolvió por completo en acetona. Se llegó a la conclusión que posiblemente los materiales no se disolvieron en sustancias ácidas por la cantidad de materia que se colocó, era una cantidad minúscula de soluciones (para disminuir la contaminación) a comparación de la cantidad de soluto con el que se experimentó.

• Prueba de Combustión El poliestireno se fundió de manera rápida, fue muy bajo su punto de ignición. En cambio el caucho tardó mucho más en fundirse, su punto de ignición fue más alto. • Aislamiento eléctrico Al ser enlaces covalentes los que forman esos termoplásticos y al no haber electrones libres en estado sólido su aislamiento térmico debía ser bueno. Al realizar la prueba con el poliestireno y al estar completamente seco no condujo electricidad. Al realizar la misma prueba al caucho si condujo electricidad pero el caucho se encontraba aún húmedo después de ser enjuagado con agua, no se logró secar por completo y con esa humedad que quedaba lograba un flujo constante de corriente eléctrica. • Prueba de elasticidad (realizada únicamente para el caucho) Se tomó el caucho y se midió en su estado original, tomando esta medida como 𝐿0 , se estiró hasta casi llegar al punto de romperse y tomamos esta última medida como 𝐿. Calculamos el % 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜, mediante la ecuación [ [

𝐿 − 1] ∗ 100 𝐿0

10 𝑐𝑚 − 1] ∗ 100 3.5 𝑐𝑚

% 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 185.71 %

Cuestionario 1. Revisar la base de los siguientes envases de plástico y si tiene el símbolo de reciclaje, indicar de qué polímero se trata.

PP

5

Polipropileno

6

PS

Poliestireno

1

PET

Polietilentereftalato

2. ¿A qué materiales han substituido los plásticos? Al vidrio y al metal 3. Si el grado de polimerización de un polímero 'n' (o número de monómeros que formaron al polímero) se calcula dividiendo la masa molar promedio del polímero entre la masa molar del monómero. ¿Cuántos monómeros formaron la cadena del polietileno (CH2 – CH2)n cuya masa molar promedio es 28 000 g? 𝑔 La masa molar del etileno (monómero) es de 28 𝑚𝑜𝑙. 𝐺𝑃 = 1000 28 000 𝐺𝑃 = 28 = 1 000

4. ¿A qué propiedad se debe que el polimetacrilato de metilo (acrílico) se le considere un vidrio orgánico? Su transparencia y resistencia. 5. De acuerdo al comportamiento del poliestireno y el hule natural con el calor. ¿Son estos polímeros fácilmente reciclables? ¿Se encuentran entre los seis primeros polímeros del código de reciclaje? No son fácilmente reciclables. El poliestireno sí se encuentra entre los seis polímeros del código de reciclaje.

6. Asignar la letra correcta según el mecanismo de adición al doble enlace: (a) Vía radicales libres. (b) Polar catiónica y (c) Polar aniónica.

a

c

b

7. Definir elastómero: Son un conjunto de materiales formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.

8. ¿Por qué se adiciona vinagre (ácido acético en agua) para precipitar el caucho? De esa manera la mezcla de agua- acido es menos densa que el caucho.

9. El polímero obtenido por precipitación del látex ¿está vulcanizado? Justificar su respuesta. No, ya que no existe presencia del azufre.

Dentro de esta práctica se logró obtener mediante precipitación un termoplástico, agregando al látex, vinagre que fungió como coagulante, después de mezclar con ayuda del agitador de vidrio se fue obteniendo poco a poco le caucho, logrando así la obtención de un hule. Para la película de poliestireno se tomó una muestra de unicel y al agregar acetato de etilo se fue disolviendo; posterior a su calentamiento en la parrilla y ser evaporado todo el acetato de etilo quedó una lámina translúcida. Se dialogó la diferencia entre un termoplástico y un termofijo, explicando la diferencia entre los enlaces que hay entre cadenas en un termofijo y que esos mismos enlaces no se encuentran presentes en un termoplástico, al realizar las pruebas de solubilidad y combustión se cumplió que un termoplástico se funde y no se carboniza como un termofijo, el termoplástico poliestireno fue soluble en acetona y en acetato de etilo cumpliéndose así otra propiedad de los termoplásticos. Sometidos a pruebas de aislamiento térmico el poliestireno fue buen aislante al no conducir electricidad pero el caucho si condujo ya que se encontraba dentro de él presencia de humedad permitiendo el paso de corriente eléctrica. -

Esteban Agustín Calderón Cardona.

El objetivo se pudo cumplir en esta práctica, se identificaron sus propiedades físicas y su reacción enfrente de la llama. Vimos los diferentes tipos de plástico a través del olor y de del color del gas que emitía y el comportamiento de la llama dentro y fuera del mechero también pudimos ver el ph con agua. -

Dionisio López Juan

Durante esta práctica los objetivos generales establecidos se cumplieron, pues pudimos observar conocer los métodos de obtención de polímeros, diluimos un polímero en su monómero para obtener una película. Los diferentes tipos de polímeros tienen diferentes propiedades físicas y químicas, por lo que tienen diferentes comportamientos térmicos al ser expuestos a una flama. -

Anely Espíruto Vargas

Se logró determinar en definir el polímero, termoplástico, al hacer pruebas con los materiales uno que se logró notar un gran cambio es con el latex donde por medio de la precipitación de un hule natural por el latex, también se pudo determinar en identificar varias muestras de plásticos y reconocer que ciertos polímeros por su olor y color el comportamiento térmico. -

Emilio Antonio Guerrero Silva

Durante está practica se puede ver en práctica las diferencias de los polímeros entre polímero, termoplástico, termofijo y elastómero y sus diferentes utilidades y propiedades de la materia; un termoplástico cuando está en una temperatura caliente, es deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en el frío, los termoestables son insolubles y los elastómeros tienen un comportamiento plástico. Se vio el proceso de elaboración de un polímero por vía de adición, el caucho, y este ayuda a tener un mejor entendimiento sobre un polímero. -

Carlos Jesús Alvarado Mérida

Ya que el caucho es un polímero entre termoplástico y termofijo, en un inicio no se fundía y solo se quemaba, pero en pocos segundos eso cambió ya que se prendió en llamas y fue el momento en el que se empezó a fundir. Por otro lado el poliestireno o unicel si es un material termoplástico puro, ya que con ponerlo solo un instante al fuego se fundió de inmediato. -

Julián Aponte Aguilar

Fuentes Bibliografícas. •

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https://www.academia.edu/4051308/Pol%C3%ADmerosPol%C3%ADmeros _deComo_ejercicio_calcule_el_peso_molecular_promedio_de_un_termopl %C3%A1stico_cuya_composici%C3%B3n_se_indica_en_la_siguiente_tabl a_Intervalos_de_pesos_moleculares https://www.losadhesivos.com/elastomero.html