FIBRAS TEXTILES

“PROPIEDADES e IDENTIFICACION”

Cada uno de los filamentos que entran en la composición de los tejidos orgánicos, vegetales o animales.

1. Generalidades y Clasificación de las Fibras Naturales

     1.1.1 Fibras vegetales.     1.1.2 Fibras animales.      1.1.3 Fibras minerales.

2. Clasificación de las Fibras.

 El estudio de las fibras, ya sea encontradas separada o aisladamente, por disociación de un trozo de tejido, sirven en Criminalística para determinar su origen animal, vegetal, mineral o artificial, además de múltiples características que son útiles para su identificación. 

 Las fibras según sea su origen se pueden dividir, para su estudio, en:

     2.1 Fibras vegetales.     2.2 Fibras animales.     2.3 Fibras minerales. 2.1 Fibras vegetales.

 Las fibras vegetales pueden ser pelos vegetales de las semillas, fibras de los tallos, de  las hojas y a veces de los frutos de las plantas, tanto mono, como dicotiledóneas.  No entraremos en el estudio completo de todas las fibras que son muchas y algunas de ellas muy difíciles de encontrar en nuestro medio, sino de las más importantes. Los constituyentes principales de las fibras vegetales son la celulosa y la lignina. Esta última es una forma modificada de la primera y su existencia en mayor o menor cantidad le da ciertas características a la fibra vegetal en particular.  Ambas pueden ponerse en evidencia mediante los reactivos que veremos pronto, los que además sirven para diferenciar las distintas fibras entre sí.  Algunas fibras son de celulosa pura como el algodón, otras con gran cantidad de lignina: el yute. Su aspecto microscópico varía y sirve también, como sus características reacciones químicas, para la diferenciación.  Las principales fibras vegetales que se encuentran en nuestro medio son: algodón, lino, cáñamo, yute, pita y coco. Las características macroscópicas, microscópicas, físicas (fluorescencia, espectrografía, físico-mecánicas) y el análisis químico, permiten diferenciarlas unas de otras y con las demás fibras que veremos en seguida.

2.2 Fibras animales. 

 Las fibras animales pueden ser pelos o lana, o sea, provenir de la piel o productos de secreción glandular, como la seda.

 En algunos casos, este tipo de evidencia puede revestir mucha importancia, por cuanto es posible encontrar prendas tejidas que, por el análisis de sus fibras, nos puede dar luz respecto a su origen.

 La necesidad del experto criminalístico para identificar y discriminar entre los diferentes tipos de fibra se simplifica por la existencia de atlas de fibras que nos dan  las características de su diámetro, los cuales fluctúan entre 15 y 100 micrones, su brillo y especificidades de su cutícula.

 En Chile se hace hincapié entre las especies más utilizadas para tejidos.  Los más frecuentes son: lana de oveja, lana de cabra común o doméstica,  lana de Vicuña, Alpaca, Conejo,  Liebre,  Gato, Zorro común. Seda.  A diferencia de las fibras anteriores, este es un producto natural de secreción de las glándulas serígenas de algunas especies de lepidópteros, ya sea cultivados en cautividad o al estado salvaje.

 La seda común es el producto de secreción glandular del gusano de seda (Bombyx Mori), larva de una mariposa que por su cultivo en cautividad, ha llegado hasta perder la actividad voladora.

2.3. Fibras Minerales

 En esta categoría de fibra minerales entran las fibras de asbesto y las metálicas El asbesto tiene valor criminalístico por cuanto sus propiedades    extraordinariamente cancerígenas lo han llevado a ser prohibido en casi todo el mundo; sin embargo, se sigue fabricando en algunas líneas de producción y los peritos han sido llamados frecuentemente para pronunciarse sobre la existencia o no de asbesto en determinadas placas constructivas.  Era muy empleado para la confección de trajes incombustibles para los bomberos que deben actuar en los primeros momentos en el sitio del suceso, para determinar el origen de un siniestro, como asimismo para proceder al salvataje de personas en peligro e imposible de salvar por los medios ordinarios.  También se empleaba en los cuerpos de bomberos especializados en apagar siniestros provocados en depósitos o pozos de petróleo.  Generalmente estas fibras no se usaban solas, salvo casos especiales, sino que en combinación o mezcla con otras clases de fibras.

3.  Fibras Artificiales.

 Las fibras artificiales, como su nombre lo indica, son fibras creadas artificialmente por el hombre, mediante procedimientos físico-químicos. Su desarrollo industrial es tan formidable, que la fabricación y tejido de las fibras artificiales ha sido una verdadera revolución en el campo económico de muchos países y sobre todo en aquellos que por su clima y condiciones no eran aptos para ser productores de fibras naturales.

Cada año que pasa, surgen al mercado nuevas fibras artificiales que se disputan la supremacía y que han perturbado enormemente los campos de utilización de las fibras naturales.

 Según sea la materia prima que les ha dado origen se distinguen en:

    3.1. Fibras artificiales celulósicas.    3.2. Fibras, artificiales proteicas.    3.3. Fibras artificiales de la hulla.     3.4. Fibras artificiales silícicas.

 Esta es una clasificación  provisoria, ya que, fibras artificiales de las más variadas fuentes de origen e que aparece cada día en el mercado mundial. Todas estas fibras tienen ciertas características, microscópicas que permiten diferenciarlas, a pesar que su método de hilado, si podemos llamarlo así, como su producción mecánica, es la misma.

 En el sentido longitudinal pueden o no presentar estriaduras, pero ninguna la posee transversalmente.

 No tienen ninguna estructura organizada que recuerde la de las fibras animales o vegetales.

 Su diámetro varía, según su procedencia, entre 30 y 10 micrones y siempre se presentan aisladas y en largos filamentos.

 Transversalmente, las secciones están siempre aisladas y sin estructura, salvo que en la fabricación se hayan utilizado dispositivos especiales, para darle una apariencia especial (estriaduras, canal central).

3.1. Fibras artificiales celulósicas.

 Son las primeras, cronológicamente, fabricadas por el hombre y se conocen comercialmente con el nombre de conjunto para  todo el grupo de, Rayón.

 Se ha aprovechado para ello la nitrocelulosa, que se hace pasar por hileras de ágata y que en contacto con el aire, al perder su solvente toma una consistencia de fibra adaptable para el tejido e hilado.

 Al igual que la nitrocelulosa es inflamable, se le hace ininflamable mediante diversos procedimientos, como ser pasar los hilos por una cuba con sulfuros alcalinos.  En otros casos se utiliza la disolución de celulosa en licor amoniacal de cobre: seda

cúprica; o se emplea la descomposición del xantato de celulosa: viscosa; o se emplean los triacetilatos de celulosa: seda acetato. 3.2. Fibras, artificiales proteicas.

  La más importante de las representantes de este tipo, es la lana a base de caseína lanital.

 En la lucha intensa por reemplazar los productos naturales por artificiales, Italia, que no posee la suficiente materia prima natural, recurrió a la mayor inventiva de sus bioquímicos y entregó al mercado este nuevo textil artificial.

 Las fibras de lanital, se muestran al microscopio como cilindros, con muy finas y escasas estrías longitudinales y ligero puntilleo superficial, sin canal aparente.  En sentido transversal el corte es macizo sin canal medular, redondeado u ovalado y aislado de los demás cortes.

3.2. Fibras, artificiales del Carbono.

 Este  textil fue desarrollado por bioquímicos norteamericanos de la fabrica Du Pont, durante la Segunda Guerra Mundial.

 Está formado por un coloide a base de hulla, agua y aire.  Es inflamable, menos higroscópico que los  textiles conocidos y de una gran suavidad.

 Se conoce con el nombre de Nylon.

 Admite la tinción y es indeformable, por lo que su utilización en la fabricación de medias y telas ha sido de enorme importancia.

3.4. Fibras artificiales silícicas.

 Actualmente se tiende a utilizar cada vez más la lana de vidrio o sea vidrio estirado en hileras especiales, que lo convierte en hilos sutiles y aprovechar este material, preparado con fórmulas especiales, para la confección de tejidos.

 Su aspecto microscópico es de filamentos muy finos con ligeras estriaduras longitudinales, muy brillantes, sin canal central. Micro químicamente, no se tiñe con los reactivos usados, ni sufre alteraciones inmediatas.  Es atacado y disuelto por el ácido fluorhídrico

4. Investigaciones sobre este material.

4.1  Examen microscópico. 4.1.1 Diámetro. 4.1.2. Canal medular o lumen. 4.1.3. Espesor de las paredes.  4.1.4. Aislamiento o reunión en haces.  4.1.5. Coloración. 4.1.6. Cutícula.4.2. Estudio microquímico.4.3. Investigaciones físico-mecánicas.

4.4.  Investigación de la fibra de que se trata.4.4.2  Investigación de la fibra misma.4.4.1  Investigación de las sustancias colorantes.

4.1 Examen microscópico

  Es el examen más seguro para el reconocimiento de las diversas clases de fibras, tanto al estado natural, como manufacturadas y puede hacerse con las fibras colocadas en sentido longitudinal, con cortes transversales de las mismas o mediante reacciones microquímicas.

 El examen en longitud permite investigar el aspecto, las estrías, canal medular o interno, las escamas, el largo, los extremos, las segmentaciones, los nudos, etc.. Permite, también, la apreciación del color y su comparación mediante los micro comparadores, con fibras de procedencia conocida, o indubitada.  También se puede apreciar y fijar el diámetro.

 Los cortes de estas fibras completan el examen anterior, poniendo a la vista el grueso de las paredes celulares, la forma y amplitud del diámetro del canal interno o medular, la forma de las fibras, etc., etc.

 También puede establecerse la comparación mediante preparaciones de corte de procedencia conocida.

 Las reacciones microquímicas pueden utilizarse ya sea para hacer resaltar mejor los detalles histológicos de la fibra, para colocarla o decorarla o haciendo verdaderos análisis microquímicos.

 En el examen microscópico de las fibras, debemos distinguir algunas características generales, además de las particulares que veremos a propósito de cada una de las fibras tanto animales como vegetales.

4.1.1 Diámetro.

 Según su diámetro, que se mide siempre en la porción central de la fibra, se distingue: fibras delgadas, medianas y gruesas.

 Son fibras delgadas, aquellas cuyo diámetro no pasa de 25 micrones.  El lino, el algodón, el yute, el esparto, la seda, la lana de merino, etc., entrarían en esta categoría.

 Son fibras medianas, las que tienen un diámetro entre 25 y 50 micrones.   Entrarían en esta categoría el cáñamo, el cáñamo de Manila, la lana de Angora, la seda silvestre,etc.

.  Son fibras gruesas, las de más de 50 micrones.  El ramio y la mayoría de los pelos animales, entran aquí.

4.1.2. Canal medular o lumen.

 Esta característica puede o no aparecer en las fibras.  Está siempre presente en las fibras vegetales, en lana gruesa y en la mayoría de los pelos.

 No existe en la lana delgada, en la seda natural y en la mayoría de las fibras artificiales.

 En algunos casos puede ser aparente, como por ejemplo en algunas fibras artificiales.

 El diámetro y el aspecto de este canal medular tiene en nuestra especialidad una importancia primordial, como veremos más adelante en el estudio particular de cada fibra.

 Su relación con el diámetro general, forma índices o relaciones matemáticas cuyo valor es considerable.

 Puede ser muy delgado o estrecho, como sucede con el lino, el esparto, los pelos humanos. En otros casos es muy grueso o ancho, como en el algodón, en el cáñamo, en la mayoría de los pelos animales.

 Puede estar vacío, como en el caso del kapok, cáñamo de Manila o lleno de sustancia protoplasmática: algodón, lino, pelos animales.

 El lumen puede tener un diámetro continuo o sufrir interrupciones o estrangulaciones a lo largo, con lo que se hace más característico como elemento identificador.

4.1.3. Espesor de las paredes.

  Está en estrecha relación con el diámetro del lumen. Si éste es delgado, la pared será gruesa. Si al revés, el lumen es ancho, la pared será delgada.  En el caso que ésta sea, de diámetro medio, será porque el lumen también  lo es.

4.1.4. Aislamiento o reunión en haces.

 Muchas fibras aparecen aisladas, como sucede con las fibras animales, en cambio otras se presentan unidas en haces, como sucede con el esparto, lino, etc.

4.1.5. Coloración.

  Esta puede ser natural o artificial. En el caso de ser natural puede facilitar, si no es intensa, el estudio de las fibras, de lo contrario  habrá que recurrir a la decoloración previa. Si es artificial hay que proceder a su  decoloración y estudiar, además de las características propias de la fibra, la naturaleza del colorante.

4.1.6. Cutícula.

 La cutícula o capa exterior de las fibras tiene también mucha, importancia.  Se pueden distinguir: fibras de cutícula lisa o o estriada. Estas últimas pueden ser con  estriadura longitudinal (cáñamo, ramio, casi todas las lanas y fibras artificiales) y con  estriadura transversal (escamas de las lanas y pelos).

4.2. Estudio microquímico. Para este estudio se emplean algunos reactivos, como el de Vetillard o reactivo yodo sulfúrico, yodo cloruro de zinc, floro glucina ácida, líquido de Schweitzer, rojo de rutenio, etc. En el análisis químico se estudia no sólo la fibra misma, sino también la carga o material que puede haberse agregado a las fibras, para aumentar el peso o mejorar el aspecto del tejido o hilado formado por las mismas, la diferenciación entre fibras crudas o blanqueadas, la investigación del impermeabilizante en los tejidos que la poseen, y algunas veces, que es interesante, la determinación del grado de humedad y la cantidad de cenizas, tanto de la fibra como del tejido en cuestión.

4.3.  Investigaciones físico mecánicas.

 Este tipo de investigaciones, comprende una serie de determinaciones físico mecánicas de la más alta importancia para determinar la calidad, durabilidad, etc., de los tejidos, como asimismo las cualidades físico mecánicas de las fibras en particular.  Su empleo en criminalística, sin embargo, salvo en relación con la Policía Aduanera, no tiene la frecuencia de los exámenes químicos y microscópicos, además que las instalaciones costosas que esta clase de trabajo demanda, ya que no se compensaría con la escasa utilización de tal equipo.  Pero algunas de ellas son de empleo corriente y preliminares a todo examen criminalístico, así que los pasaremos en revista:

4.4. Investigación de la fibra de que se trata.    4.4.1 Investigación de la fibra misma.    4.4.2 Investigación de las sustancias colorantes.

4.4.1 Investigación de la fibra misma.

  Sirve este examen como preliminar del examen microscópico o más a menudo, como confirmación del examen microscópico y microquímico ya visto.   

 Sirve para diferenciar las fibras en sus diversos grupos y a las mismas, una de las otras, dentro de su mismo grupo.

 Si las fibras o el tejido están muy cargados de aparejo o carga, habrá que desembarazarse de él antes de iniciar el tratamiento químico diferencial.

 Si está muy teñida la fibra, también habrá que proceder a tratar los colorantes.

4.4.2 Investigación de las sustancias colorantes.

  Es un punto muy importante en algunos casos de aparente semejanza entre, dos tejidos en estudio comparativo.

 En este terreno el empleo de rayos ultravioletas filtrados, como asimismo la fotografía de las muestras cuyo estudio comparativo se necesita, con luz infrarroja y placas especiales, permiten diferenciar, en muchos casos, el tinte con que están impregnadas las fibras.

 La investigación química se hace, ya sea sobre muestras del colorante extraído de las fibras del tejido y clasificado en seguida según sus propiedades tintoriales o sobre

muestras de reducción con hidrosulfito de sodio y reoxidación posterior al aire o con persulfato de potasio.

La fabricación industrial de textiles químicos les confiere una regularidad de producción y una constancia de calidad, permitiendo diversificar sus características. Esos parámetros facilitarán los análisis en Criminalística.

La investigación es en este campo, esencialmente comparativo y cualitativo. Tiene como principio de base la utilización de micromuestras, lo que permite:

- Analizar indicios de tamaño pequeño que no podían ser analizados antes.- Utilizar técnicas diferentes y así permitir confirmar el resultado final.- Poder trabajar sobre muestras alteradas.- Tomar los términos medios de los valores medidos.- Conservar un fragmento de la muestra para una eventual contra - pericia.

TÉCNICAS Y ANÁLISIS PARA EL RECONOCIMIENTO DE FIBRAS

Las principales técnicas utilizadas en un análisis comparativo de fibras textiles son:

- Los métodos ópticos y electrónicos.- Los métodos químicos acoplados a la óptica.- Análisis cualitativo por disolución.- Análisis térmico.- Los métodos físico - químicos:- Espectrofotometría infrarroja con “transformada de Fourier”.- Cromatografía sobre capa delgada de alta eficacia.

Antes de ilustrar estas técnicas recordamos que las fibras textiles químicas se obtienen a partir de monómeros provenientes del petróleo o del carbón que

Por transformaciones químicas producen un polímero sólido. Este será transformado, aún, químicamente en una solución hilable que, después de un tratamiento generará un hilamento continuo.

En el caso práctico presentado, se trata de comparar un conjunto fibroso que ha quedado colgado a la carrocería de un vehículo, después de un choque (fibras de pregunta), a las fibras del abrigo de la víctima (fibras de comparación).

Primero, las muestras son montadas entre lámina y laminilla en bálsamo Canadiense.

Esta preparación no tiene ningún efecto sobre las fibras; además permite también una larga conservación de éstas.

El examen óptico permite observar el aspecto general de una fibra, y determinar sus principales características. Las dos preparaciones son examinadas con diversas dimensiones, con microscopio Leitz, Ortholux II acoplado a una cámara de video Sony.

El examen longitudinal revela en un caso como en otro:

- Presencia de puntos debidos a la introducción de partículas de dióxido de titanio para identificar las fibras.- Un diámetro mediano de 25 (micrómetros).- La presencia de una sombra central.

Es importante completar este examen longitudinal con un examen de fibras en cortes transversales, por medio de un fibrotomo. Los cortes recuperados son montados en preparación microscópica y así permiten:

- Exámenes comparativos de un gran conjunto de fibras en pequeñas dimensiones, y por eso la puesta en evidencia de una eventual mezcla de constituyentes.- Exámenes de detalles de estructura en grandes dimensiones.

En el ejemplo presentado, los cortes transversales de las fibras de comparación son llamados “hueso de perro”. Los cortes transversales de la fibra de pregunta presentan igualmente una morfología de “hueso de perro”.

Un examen con microscopio electrónico con rastreo facilitará grandes precisiones sobre la morfología y topografía de la muestra gracias a una técnica de imagen muy eficiente; permitirá dar mayor dimensión a detalle de la superficie y una ilustración con fotografías.

Después de una diferenciación morfológica, se ponen en práctica análisis cualitativos basados también en una observación óptica.

- El análisis cualitativo por disolución utiliza solventes químicos más o menos específicos de la materia interesada. Este método no es normalizado; interviene pues, más a menudo como ensayo de orientación para determinar la naturaleza de la fibra. Los ensayos de disolución revelan que las fibras de pregunta y de comparación son solubles en dimetilformamide caliente.

El análisis térmico es prácticamente sistemático; se realiza sobre el sistema de análisis térmico FP 80 Mettler. La muestra depositada en un crisol transparente con 0.5 cm. De diámetro interno es introducido en una platina caliente, ubicada bajo el lente de un microscopio. Este dispositivo permite observar los fenómenos de fusión cuando se eleva la temperatura. La utilización de una cámara video Sony acoplada al microscopio permite visualizar el comportamiento de las fibras al calor.

Las fibras de pregunta y de comparación son sometidas al calor en las siguientes

condiciones experimentales:

- Temperatura inicial: 100°C- Velocidad de calentamiento: 10°C/mm.

Temperatura final: 300°C

Los resultados observados son:

Evento observado Fibras de pregunta Fibras de comparación

Playa de 219,2-239,3°C 220,6-240,1°C

amarillamiento

Playa de

reblandecimiento 261-300°c 258,6-300°C

El amarillamiento es debido a una oxidación que acarrea la formación de grupos cromóforos condensados insaturados.

Entre los análisis físico-químicos, la espectrofotometría de absorción infrarroja con “Transformada de Fourier”, genera la obtención de espectros característicos de la estructura molecular del compuesto.

Los análisis son realizados sobre un espectrofotómetro infrarrojo con “Transformada de Fourier Nicolet 710” equipado con un detector DTGS, en el marco de las frecuencias pasando de 4000 a 400 cm-1.

Comparamos los espectros, por la frecuencia de las bandas y de sus intensidades. La bibliografía de referencia permitirá identificar la muestra.

Estos espectros son semejantes entre sí.

Los números de ondas 2239, 2238 cm-1 observados respectivamente para las fibras de comparación y de pregunta, caracterizan la presencia de un agrupamiento nitrilo, las bandas situadas a 1724 y 1725 cm-1, la presencia de un agrupamiento carboxílico.

Estas técnicas revelan que las fibras de comparación y de pregunta son dos copolímeros acrílicos, presentando los mismos agrupamientos funcionales característicos y de morfología idéntica.

Después de determinar la naturaleza y morfología de estas fibras, la cromatografía sobre capa delgada de alta eficiencia (método químico de separación) permitirá comparar sus colorantes.

Los colorantes extractados con solventes apropiados son depositados en una placa de

gel de silicio por medio de un aparato automático, el CAMAG Linomat III.

Los diversos componentes del depósito inicial forman después elución un cromatograma y pueden ser detectados de varios modos:

- Por revelación específica.- Por observación en luz visible.- Por un análisis espectrofotométrico sobre un densitómetro CAMAG Scanner II.

Esta técnica lleva precisas informaciones durante una comparación: El nombre de “spots”, sus colores, sus Rf, la superposición de los cromatogramas y la superposición de los espectros de absorbancia de cada spot en el marco de lo visible de 400 a 650 nanómetros.

Los colorantes de las fibras de pregunta y de comparación son extraídos Por dimetilformamida caliente, el solvente para el desarrollo cromatográfico es unamezcla de butanol etanol y agua.

El depósito correspondiente al producto obtenido con las fibras tomadas sobre el vehículo (pregunta), produce después elución 3 spots; el primero amarillo, el segundo rosado y relativamente mal separado del tercero que es azul; esos spots son semi-rectilíneos. Los mismos resultados se obtienen con las fibras de comparación.

Cada uno de los spots de los dos cromatogramas expuestos a las radiaciones ultravioletas de 254 y 336 nm. No presentan fluorescencia.

CONCLUSIONLas observaciones microscópicas, los ensayos de disolución, el comportamiento al calor, la espectrometría infra-roja con Transformadas de Fourier y la cromatografía sobre capas delgadas de alta eficiencia, prueban que las fibras de comparación y de pregunta son dos copolímeros acrílicos teniendo los mismos agrupamientos funcionales característicos, con aspecto morfológico y con característica cromatográfica, idénticos.

La utilización de las micro muestras permite pues multiplicar las técnicas de análisis, disminuyendo así el riesgo de error de identificación. Sin embargo, en el caso estudiado, concluiremos que las fibras de pregunta y de comparación presentan características idénticas, sin afirmar que las tomadas sobre el vehículo provienen del abrigo de la víctima. En efecto, la fabricación industrial de los textiles químicos acarrean de hecho una constancia de calidad tal como una amplia producción; conclusiones definitivas y exclusivas serían arriesgadas.

Qué son los polímeros?

La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.

Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituídos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

 

Fuerzas de Van der Waals.

También llamadas fuerzas de dispersión, presentes en las moléculas de muy baja polaridad, generalmente hidrocarburos. Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman dipolos no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas muy débiles en las moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican y llegan a ser enormes, como en el caso del polietileno.

En la tabla 1.1 se observa como cambian la densidad y la temperatura de fusión, al aumentar el número de átomos de carbono en la serie de los hidrocarburos. Los compuestos más pequeños son gases a la temperatura ambiente. al aumentar progresivamente el número de carbonos, los compuestos se vuelven líquidos y luego sólidos, cada vez con mayor densidad y mayor temperatura de fusión, hasta llegar a los polietilenos con densidades que van de 0,92 a 0, 96 g / cm3 y temperaturas de fusión entre 105 y 135° C.

Polímeros sintéticos y naturales

Los polímeros son una estructura compleja formada por la repetición de una unidad molecular llamada monómero. Existen polímeros naturales y polímeros sintéticos. En muchos casos una molécula de un polímero está compuesta de miles de moléculas de monómeros.

Los monómeros son los pequeños eslabones que se repiten para formar un polímero mediante un proceso llamado polimerización.

Figura 1. Esquema de polímero

Los polímeros se dividen en dos grandes grupos: aquellos naturales, como celulosa, almidones, ADN y proteínas. Por otro lado, existen aquellos sintéticos que fueron fabricados por el hombre y que incluyen todos los derivados de los plásticos.

Polímeros naturales

Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monómeros se encuentran dispuestos dentro del polímero.

Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos.

Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas comos fibras y telas.

Todo lo que nos rodea son polímeros. Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.

Caucho natural

El caucho natural es un polímero elástico y semisólido, que posee la siguiente estructura:

 

 

Caucho natural formado por monómeros de isopreno

El monómero del caucho natural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno), que es un líquido volátil.

Proteínas

Las proteínas funcionan como material estructural en los animales, tal como la celulosa en las plantas. Todas las proteínas contienen los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas ellas contienen azufre.

Las proteínas están formadas por cerca de 20 aminoácidos diferentes. Estos tienen dos grupos funcionales: el grupo amino (-NH2) y grupo el carboxilo (-COOH). El grupo amino está unido a un carbono vecino del grupo carboxilo:

Esquema de un aminoácido

Los aminoácidos forman una proteína a través de un enlace peptídico, enlace entre un carbono del grupo carboxilo y un grupo amino.

Figura 4. Enlace peptídico

Las proteínas son poliamidas. El enlace amida (-CONH-) entre un aminoácido y otro aminoácido se denomina enlace peptídico. Se puede observar que sigue existiendo un grupo amino reactivo a la izquierda y un grupo carboxilo a la derecha.

Cuando se unen dos aminoácidos, el producto es un dipéptido:

 

Cuando se combinan tres aminoácidos, se forma un tripéptido.

 

Serilalanilcisteína

Cada uno de los terminales puede seguir reaccionando para unir más unidades de aminoácidos.

 

El extremo de la molécula de proteína que tiene un grupo carboxilo libre se denomina terminal C. El extremo que tiene un grupo amino libre se denomina N.

Una molécula con más de diez unidades de aminoácidos se llama polipéptido.

Cuando la masa molar de un polipéptido es mayor de 10 000, se denomina proteína. La distinción entre los polipéptidos y las proteínas es arbitraria, y no siempre se aplica.

Los 20 aminoácidos existentes difieren solo en las cadenas laterales, las cuales pueden ser otros grupos funcionales o cadenas hidrocarbonadas.

Ejemplo de cadenas laterales variables

Los aminoácidos tienen un grupo ácido y uno básico. En solución acuosa, el ión hidrógeno del ácido carboxílico es transferido al grupo básico que es el amino: el producto resultante es una molécula polar.

Dipéptido, con ambos aminoácidos cargados

Polímeros sintéticos

Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.

El polibutadieno, un elastómero sintético, se fabrica a partir del monómero butadieno, que no posee un metil en el carbono número dos, siendo esta la diferencia con el isopreno.

CH2 = CH – CH = CH2 1,3 -butadieno

El polibutadieno tiene regular resistencia a la tensión y muy poca frente a la gasolina y a los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar con ellos los neumáticos.

Policloropreno o neopreno

El policloropreno o neopreno, se fabrica a partir del 2-cloro-1,3-butadieno. El neopreno presenta mejor resistencia a la gasolina y los aceites y se utiliza en la fabricación de mangueras para gasolinas y otros artículos usados en las estaciones de servicio.

Un copolímero es el producto que se forma por la mezcla de dos monómeros, y en cuya cadena existen las dos unidades. El caucho estireno-butadieno (SBR) es un copolímero que contiene un 25% de estireno y un 75% de butadieno. Un segmento de este copolímero es el siguiente:

 

Este polímero sintético es más resistente a la oxidación y a la abrasión que el caucho natural, pero sus propiedades mecánicas no son tan óptimas. Al igual que el caucho natural, el caucho estireno-butadieno contiene dobles enlaces capaces de formar enlaces cruzados. Este material se usa, entre otras cosas, para la fabricación de neumáticos.

Se ha logrado sintetizar el poliisopreno, un compuesto idéntico en todos los sentidos al caucho natural, solo que no se extrae del árbol del caucho.

¿Que son los polímeros?

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.

La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……

En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en:

Homopolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena.

Copolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena.

La formación de las cadenas poliméricas de los polímeros se producen mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monóneros, estas polireacciones se clasifican en:

Polimerización Policondensación

Poliadición

En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:

Termoplásticos

Elastómeros

Termoestables

Identificación de fibras y tejidos (RC-57d) Tras la pista: aproximación a la identificación de personas Mª J. Martín Díaz, IES Antonio Machado (Madrid)

Los tejidos son polímeros formados por la repetición de una unidad llamada monómero. Los tejidos pueden ser naturales, como la lana o la seda, y artificiales, como el nylon, el poliéster. Para identificar distintos tipos de tejidos hemos seguido los siguientes procedimientos: observación directa al microscopio, medida de su resistencia a la rotura y su comportamiento frente al calor.

Observación directa al microscopio

Para poder observar las fibras al microscopio hay que separar las fibras del tejido y abrirlas, colocarlas en un porta, añadir una gota de agua y colocar sobre ellas un cubre. De esta forma es fácil distinguir las fibras naturales de las artificiales. Éstas últimas aparecen totalmente lisas, mientras que las naturales están trenzadas y con superficies rugosas, como se puede apreciar en la figura 1. Incluso se puede observar claramente la mezcla de fibras (naturales y artificiales) existente en muchos tejidos del mercado.

Figura 1. Algunas fibras naturales vistas al microscopio.

Algodón

Viscosa

Medida de su resistencia a la rotura

Hemos medido la resistencia de las fibras mediante un montaje muy análogo al que se realiza para establecer la ley de Hooke. Es decir, en un soporte donde se han colocado una nuez y una pinza, se ata a está última una fibra obtenida de distintos tejidos, según se observa en la figura 2. Al final de la fibra se coloca un soporte de pesas donde se van añadiendo pesas y se va midiendo el alargamiento en una regla colocada para tal efecto, hasta llegar a la rotura. Se toma nota  del  peso   total  de   las  pesas  que  han producido   la   rotura.  La   resistencia  de   las distintas fibras a la rotura es variable, siendo entre las artificiales, el nylon más resistente que la licra, y entre las naturales, el algodón más resistente que la lana.

Figura 2: Montaje para determinar la resistencia a la rotura de las fibras textiles

Comportamiento frente al calor

El comportamiento de las fibras textiles frente al calor es también un método para su identificación. En primer lugar, para distinguir también entre tejidos naturales y artificiales hemos analizado si éstos se funden o se queman (descomponen). Se coloca un trozo de cada tejido en un crisol y se calienta. Hemos concluido que las fibras naturales no funden sino que se carbonizan o queman, mientras que las artificiales funden, quedándose pegadas al fondo del crisol.

En segundo lugar, para la identificación de los distintos tipos de tejidos naturales y artificiales, hemos quemado directamente a la llama trozos del mismo área de los

distintos tejidos. En cada caso hemos medido el tiempo que tardaban en arder y hemos observado la apariencia del resto quemado. Según estas características hemos reconocido entre los tejidos artificiales los siguientes tipos de tejidos:

Los triacetatos son los tejidos que menos tiempo tardan en arder. Los tejidos que, después de quemados, muestran un borde rugoso son

acrílicos.

Los tejidos que después de quemados, muestran un borde liso y claro, son poliésteres.

Los tejidos que después de quemados, muestran un borde liso y obscuro, son nylon.

En la figura 3 se presenta el esquema seguido en la identificación de los tejidos por su comportamiento frente al calor.

Figura 3. Las fibras y el calor.

Para terminar, nos gustaría decir que nos quedamos real y negativamente sorprendidas al observar la gran facilidad con que ardían algunos tejidos, algunos de los cuales formaban parte de la decoración o vestimenta de nuestras casas. Esto nos lleva a una reflexión importante sobre la necesidad de utilizar en los hogares y en los lugares públicos –recordamos algunos accidentes terribles-, tejidos que no presenten una alta inflamabilidad.