II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS

II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS

Jorge Pacheco R.Profesor de Biología y Química

Colegio Andrés Bello

Chiguayante

Colegio Andrés Bello

Chiguayante

APRENDIZAJES ESPERADOSAPRENDIZAJES ESPERADOS

• Reconocen las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su formación.

• Comprenden cómo ocurre la formación de polímeros a través de reacciones de adición y condensación

• Comprenden las propiedades de un plástico y el proceso de vulcanización.

• Distinguen propiedades físicas de algunos polímeros de uso común.

DESAFÍO MENTALDESAFÍO MENTALDibuja en el cuaderno nueve puntos. Luego une todos los puntos mediante cuatro líneas rectas, sin levantar el lápiz.

PREGUNTAS PREVIASPREGUNTAS PREVIAS• Observa la siguiente estructura molecular del isooctano

y, luego, responde:

• ¿Cuántos átomos de carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios tiene el isooctano?

Primario : cincoSecundario : unoTerciario : unoCuaternario : uno

PREGUNTAS PREVIASPREGUNTAS PREVIAS• Observa la siguiente estructura molecular del isooctano

y, luego, responde:

¿Cuál es el nombre oficial, según lo establecido por la IUPAC, para el isooctano?

2,2,4-trimetilpentano

PREGUNTAS PREVIASPREGUNTAS PREVIAS• Identifica y escribe los grupos funcionales existentes en

la siguiente molécula.

Aldehído

Hidróxilo

Amina

Cetona

Carboxilo

AUTOEVALUACIÓNAUTOEVALUACIÓNCATEGORÍA ESCALA

No lo sé. 0

No lo entiendo. 1

Lo sé. 2

Puedo explicarlo. 4

DESCRIPTOR ESCALA

¿Qué es un polímero?, ¿qué es un monómero?

Por qué el siglo XX se le ha llamado la era del plástico.

Los tipos de polímeros que existen.

Los efectos ambientales que provoca el uso indiscriminado de los polímeros sintéticos.

La diferencia que existe entre un polímero sintético y natural.

Característica que comparte el polímero sintético y el natural.

• Utilizando las categorías de la tabla superior, asigna un valor a cada descriptor , de acuerdo al nivel de conocimiento que posee.

LOS POLIMEROSLOS POLIMEROS

PREGUNTASPREGUNTAS

• ¿Qué es un polímero?

• Son macromoléculas, formadas por la unión covalente de muchas unidades moleculares simples llamadas monómeros y de masas molares superior a los 10000 g/mol.

PREGUNTASPREGUNTAS

• ¿Qué es un Homopolímero?

• Polímeros constituidos por unidades monoméricas iguales.

PREGUNTASPREGUNTAS

• ¿Qué es una Polimerización?

• Reacción que permite la obtención de un polímero a partir de sus monómeros. Existen dos tipos fundamentales: Condensación y Adición.

PREGUNTASPREGUNTAS

• ¿Qué es un Radical?

• Molécula inestable, con gran poder reactivo debido a poseer un electrón desapareado.

PREGUNTASPREGUNTAS

• Nombra 3 polímeros naturales y el monómero que los constituye:

Polímero Monómero Proteínas Aminoácidos Almidón Glucosa

ADN Nucleótidos

PREGUNTASPREGUNTAS

• ¿Qué es un Plásticos?

• Polímero capaz de ser moldeado, presentando a intervalos de temperaturas elasticidad y flexibilidad.

• Las moléculas pueden ser de origen natural (el caucho) o sintética (nylon).

PREGUNTASPREGUNTAS

• Describe los dos mecanismos para la síntesis de polímeros:

• La polimerización por Adición corresponde a la unión de monómeros si pérdida de átomos.

• La polimerización por Condensación corresponde a la unión de los monómeros con pérdida de átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general molécula de agua.

PREGUNTASPREGUNTAS

• Determina la masa molar de una muestra de polietileno, donde n= 4600 (M.A.C: 12; H: 1).

-(CH2-CH2)-n

C: 12 X 2= 24H: 1 X 4 = 4

28 X 4600 = 128800 + 24 + 6 = 128830 g/mol.

PREGUNTASPREGUNTAS

• A partir del siguiente listado, cuáles son polímeros naturales y polímeros sintéticos.

• CAUCHO.• NYLON.• CELULOSA.• POLIETILENO.• TEFLÓN.• KEVLAR.• ALMIDÓN.• BAQUELITA.

Polímero Natural

Polímero SintéticoPolímero NaturalPolímero SintéticoPolímero SintéticoPolímero SintéticoPolímero NaturalPolímero Sintético

ACTIVIDAD: OBSERVAR Y RESPONDERACTIVIDAD: OBSERVAR Y RESPONDER• Lee y analiza la información que se presenta en la tabla respecto

de las propiedades químicas y físicas de tres polímeros constituidos únicamente por átomos de carbono e hidrógeno.

• ¿Qué fuerzas intermoleculares crees que están principalmente involucradas en la estabilidad electrónica de estos tres polímeros?

• ¿En cuál de los tres polímeros existe mayor fuerza intermolecular?, ¿por qué?

• ¿Por qué el polímero A tiene el mayor punto de fusión?• ¿Por qué el polímero C presenta el menor punto de fusión?

HISTORIAHISTORIA• Afines del siglo XIX aparece por primera vez los

polímeros sintéticos como el celuloide. • En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del

caucho.• El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en

el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa.

• El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol.

• Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli(cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.

HISTORIAHISTORIA

• En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes.

• En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.

Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que

se conocen como monómeros.

1 MONOMEROn n 2 DIMERO3 TRIMERO4 -20 OLIGOMEROS> 20

POLIMERO

POLÍMEROS: ¿QUÉ ES?POLÍMEROS: ¿QUÉ ES?

POLÍMEROSPOLÍMEROS

• Todas estas moléculas poseen una masa molecular muy alta, característica por la cual se llaman macromoléculas (de macro = grande).

• Están formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi siempre, un patrón determinado. Esta particularidad les confiere el nombre de polímeros, donde cada unidad se conoce como monómero.

• Los términos polímero y macromolécula se usan para designar las mismas estructuras químicas.

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROSCLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: COMPOSICIÓN QUÍMICA CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: COMPOSICIÓN QUÍMICA

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: NATURALEZA QUÍMICA (ORIGEN)CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: NATURALEZA QUÍMICA (ORIGEN)

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: ESTRUCTURA DE LA CADENACLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: ESTRUCTURA DE LA CADENA

ACTIVIDAD: ANALIZAR Y RESPONDERACTIVIDAD: ANALIZAR Y RESPONDER

• En el mercado existen dos tipos de polietileno: uno de alta densidad (PEAD) y otro de baja densidad (PEBD). Uno de ellos presenta estructura lineal; el otro, estructura ramificada, con cadenas laterales unidas a la cadena principal carbonada.

1. ¿Qué tipo de polietileno debiera tener una estructura ramificada?, ¿por qué?

2. ¿Qué estructura le confiere resistencia al polímero? Explica.

3. Si quisiéramos fabricar, por ejemplo, bolsas de basura, ¿qué polietileno usarías?, ¿por qué?

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: TIPOS DE MONÓMEROSCLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: TIPOS DE MONÓMEROS

• COPOLIMERO: Cuando dos tipos diferentes de monómeros están unidos a la misma cadena polimérica.

• HOMOPOLÍMERO: Cuando un solo tipo de monómero se repite n veces en la cadena polimétrica

POLÍMEROSPOLÍMEROS

POLÍMEROS DERIVADOSPOLÍMEROS DERIVADOS

POLÍMEROS SINTÉTICOS: INORGÁNICOSPOLÍMEROS SINTÉTICOS: INORGÁNICOS

POLÍMEROS ORGÁNICOSPOLÍMEROS ORGÁNICOS

APLICACIONESAPLICACIONES

APLICACIONESAPLICACIONES

APLICACIONESAPLICACIONES

APLICACIONESAPLICACIONES

APLICACIONESAPLICACIONES

• Las fibras son aquellos polímeros de los cuales se pueden obtener hilos finos, como por ejemplo, el nylon.

• Los elastómeros son aquellos polímeros que tienen una gran elasticidad, es decir, pueden estirarse varias veces su longitud y luego recuperar su forma, como el neopreno.

Nylon

Neopreno

POLÍMEROS SINTÉTICOSPOLÍMEROS SINTÉTICOS

• Los plásticos son aquellos polímeros que pueden ser moldeados mediante el calor.– Entre los plásticos vemos los

termoplásticos, es decir, aquellos que se reblandecen al ser calentados y recuperan su forma al enfriarse y así sucesivamente. Por ejemplo: el polietileno.

– Los termoestables son aquellos que, una vez calentados, moldeados y luego enfriados, no se pueden volver a moldear. Por ejemplo: la baquelita.

Termoplástico

Termoestable

POLÍMEROS SINTÉTICOSPOLÍMEROS SINTÉTICOS

• Dentro de los polímeros sintéticos de origen orgánico tenemos el nylon y el polietileno.

Nylon

Polietileno

POLÍMEROS SINTÉTICOSPOLÍMEROS SINTÉTICOS

• Podemos encontrar los polímeros según dos formas de polimerización.

• Por adición, es decir, por uniones sucesivas de varias unidades de monómeros, reorganizándose los enlaces que se producen.

• Por condensación, o sea, por combinación de moléculas, perdiéndose producto de esta unión agua o alcohol.

Adición

-CH2-CH2-CH2-CH2-

Polietileno

Condensación

Poliéster

POLÍMEROSPOLÍMEROS

POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓNPOLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN

MECANISMOMECANISMO

• Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H+ (reactivo iniciador) ataca los electrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono. En esta reacción se genera un ion carbonio o carbocatión (especie deficiente en electrones).

• El ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad electrónica) de otra molécula de propileno, formando un nuevo ion carbonio, y así sucesivamente se va alargando la cadena y el polímero sigue creciendo.

MECANISMOMECANISMO

• La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el ion carbonio y el anión.

• Polipropileno, polietileno, poliestireno, policloruro de vinilo (PVC), etc.

MECANISMOMECANISMO

POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓNPOLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN

• En las polimerizaciones de condensación, dos monómeros reaccionan para formar un dímero, el que, a su vez, puede seguir reaccionando (por ambos extremos) con otras moléculas, alargando así indefinidamente la cadena del polímero. Algunos polímeros sintetizados por este método son: poliamidas, poliésteres, siliconas y resinas.

• Nylon, Kevlar, Silicona, Baquelita, etc.

• Al contrario de los polímeros naturales, los polímeros sintéticos no son biodegradables o, de serlo, se demorarían muchísimos años.

• Una bolsa de polietileno podría demorar 150 años en degradarse.

• Un vaso de polipropileno podría demorar 1000 años.

• Esto conlleva una posible acumulación de desechos tóxicos en nuestro planeta y, por consiguiente, un aumento del deterioro medioambiental.

DIFICULTADESDIFICULTADES

ACTIVIDADACTIVIDAD

• ¿Qué es un monómero?• ¿Cómo se unen los monómeros para formar un

polímero?• ¿Qué es un Copolímero?• Si A y B corresponden a monómeros diferentes

que tipo de polímeros corresponden las siguientes estructuras:

A) -A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-B) -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-C) -A-B-B-A-B-A-A-A-B-A-B-B-D) -B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-

ACTIVIDAD: COMPLETARACTIVIDAD: COMPLETAR

POLÍMERO POLIMERIZACIÓN ESTRUCTURA MONÓMERO

USO COMERCIAL

Polipropileno

Teflón

Nylon

Poliuretano

Policloruro de vinilo

Baquelita

Muchas GraciasMuchas Gracias

Jorge Pacheco R.Profesor de Biología y Química

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