Polímeros naturales y artificiales.

3 de noviembre

2010Colegio Monteverde anexo, Tagua-Tagua #7575, Peñalolén. Dpto. Electivo Química, 4 Medio, Profesora Sonia Soto.

A. Catalán,B. Contreras, S. Gómez A., M. Vidal M.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………..pág. 3OBJETIVOS……………….………………………………………………………………………………..pág.4MATERIALES………………………………………………………………………………………………pág. 5ACTIVIDAD 1……………………………………………………………………………………………..pág. 6ACTIVIDAD 2……………………………………………………………………………………………..pág.7-9CONCLUSIÓN………………………………………………………………………………………….…pág. 10GLOSARIO……………………………………………………………………………………………….…pág.11-12BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………………pág. 13

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Introducción

Las células son un verdadero laboratorio donde se llevan a cabo muchas transformaciones gracias a la presencia de las enzimas. Estas son proteínas, que ayudan a hidrolizar otras proteínas, lípidos y carbohidratos durante la digestión. Son fundamentales para oxidar los nutrientes durante el metabolismo y para promover muchas reacciones específicas y vitales para el organismo. Sus principales funciones son, entre otras transferir grupos de átomos de una molécula a otra, romper una molécula, formar nuevos enlaces y reordenar las moléculas en nuevas conformaciones. Se conocen unas 2000 enzimas diferentes, cada una de ellas con un trabajo específico. Se nombran con la terminación asa. Así, una oxidasa ayuda a las oxidaciones; una lipasa trabaja sobre los lípidos, una peptidasa ayuda a romper los enlaces peptídicos. La catalasa está presente en todas las células y participa en la descomposición del peróxido de hidrógeno que se produce durante el metabolismo.

Sin su acción descomponedora la célula no podría seguir funcionando, ya que el peróxido de hidrógeno (H2O2) es tóxico y es imprescindible retirarlo de la célula a medida que se va formando. En este laboratorio se estudió la acción de la catalasa en distintos alimentos.

Según las propiedades físicas, los polímeros pueden clasificarse en termorrígidos, termoplásticos, elastómeros y fibras. Los termorrígidos mantienen su forma una vez que se han moldeado a un cierta temperatura, ejemplo la baquelita. Los termoplásticos pueden cambiar la forma con cambios de temperatura, ejemplo el polietileno y poliestireno. Los elastómeros tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación de ella, por ejemplo, caucho vulcanizado. Las fibras tienen forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y, simultáneamente, se aplica un estiramiento.

Muchos de los pegamentos que se utilizan son polímeros. Uno de ellos es la cola fría. En este laboratorio se fabricó un nuevo polímero con propiedades distintas a la de la cola fría.

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OBJETIVOS

COMPROBAR EXPERIMENTALMENTE EL EFECTO DEL CAMBIO DE TEMPERATURA SOBRE LA ENZIMA CATALASA PRESENTE EN TODAS LAS CÉLULAS.

FABRICACIÓN DE UN POLÍMERO A PARTIR DE OTRO (cola fría) Y VERIFICAR COMO SE PUEDE CAMBIAR LAS PROPIEDADES.

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Materiales

- Porciones péquelas de los siguientes alimentos: hígado, carne, papa, tomate y leche (dos porciones de cada alimento: una cocida y la otra cruda).

- Agua oxigenada de 20 a 30 volúmenes (60 ml. Para toda la actividad).- Un frasco de cola fría pequeño.- Colorante vegetal.- Bicarbonato de Sodio.- Vinagre blanco (30 ml.).- Solución de bórax al 10 %.- Gradilla con 10 tubos de ensayos.- Vasos precipitados.- Varilla de agitación o cuchara.- Pipeta.- 1 litro de agua destilada.- 1 toalla nova.- Delantal blanco.

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ACTIVIDAD 1

En tubos de ensayo, por separado, pon una porción pequeña de los alimentos en estado natural y en los otros 5 tubos de ensayo agrega los alimentos cocidos y luego añade a los tubos de ensayo 5 ml. De peróxido de hidrógeno (agua oxigenada). Anota tus observaciones y construye una tabla con los resultados de cada tubo.

Observaciones:

Hay sólo reacción en alimentos crudos. Hay generación de espuma. Los alimentos cocidos no reaccionan.

Análisis:

1.- Escribe la ecuación de la descomposición del peróxido de hidrógeno.

2 H2O2 → 2 H2O + O2

2.- ¿Qué diferencias observas en la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno con cada uno de los alimentos crudos y con los cocidos?

Los crudos reaccionan con el agua oxigenada generando una especie de espuma correspondiente al Oxígeno que se libera y que genera globos de aire en el agua.

Por su parte, los cocidos no reaccionan con el peróxido de hidrógeno en absoluto.

3.- ¿Crees que todos los alimentos tienen la misma concentración de catalasa? ¿Qué alimentos de los estudiados tienen una mayor concentración de catalasa?

No, porque en la experimentación al agregar peróxido de hidrógeno a los alimentos hubo diferencia en la reacción, la leche casi no reacciona, en tanto que el hígado fue el que más reacciono, tanto así que el trozo de alimento fue levantado por la espuma hasta que se salió del tubo de ensayo.

Por lo tanto, el hígado es el que tiene mayor concentración catalasa.

4.- ¿Qué le debiera haber ocurrido a la enzima catalasa después de la cocción de los alimentos?

Desnaturalización de la catalasa presente en los alimentos por acción del calor aplicado en la cocción de estos, es decir, la enzima perdió su conformación de la estructura terciaria y cuaternaria de proteína, siendo inutilizable, perdiendo su capacidad de transformar el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno, por lo tanto, no hay reacción.

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ACTIVIDAD 2

Coloca aproximadamente 3 ml de cola fría en un vaso precipitado. Agrega la misma cantidad de agua y agita por unos minutos. Observa y anota las características de la mezcla. Luego vierte alrededor el doble de volumen de solución de bórax, agita bien y observa. Compara el producto obtenido con la mezcla inicial.

Con un poco del nuevo polímero forma una pelotita con la mano. Presiónala de tal manera que pierda la mayor cantidad de agua. Hazla revotar. Si deseas puedes agregarle un colorante. Compara las propiedades de la cola fría con las del polímero obtenido del bórax. ¿Cómo explicarías lo ocurrido en este experimento?

Extrae el resto del nuevo polímero formado en el vaso y agrégale vinagre y agita. ¿Qué ocurre? Intenta dar una explicación. Luego, espolvorea un poco de bicarbonato de sodio ¿Qué ocurre? Explica.

Observaciones:

- Al agregar la solución de bórax al vaso precipitado con la cola fría y el agua destilada se aprecio que la consistencia de la nueva solución empieza a ser más espesa. La solución obtenida es una especie de goma moldeable. Con respecto a las propiedades como el color no existe ningún cambio.

- Como la cola fría es acetato de polivinilo, este actúa como monómero en la reacción de polimerización con el bórax (borato de sodio) y el agua actúa como un simple medio.

- Al aplicarle el vinagre al nuevo polímero este reacciona de tal forma que pierde su dureza y se empieza a volver más blando hasta el punto que llega a ser líquido. Al agregarle a esta solución el bicarbonato de sodio esta reacciona de tal manera que empieza a ponerse mas espeso, tal como era antes de agregarle vinagre.

Análisis:

1-Investiga a que polímero pertenece la cola fría

2-¿Cuál es la estructura del bórax?

3-¿Cuál es la estructura del polímero formado?

1.- La cola fría pertenece a la polimerización del acetato de vinilo y su nombre sistemático (IUPAC) es acetato de polivinilo.

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Acetato de Polivinilo

2.- Fórmula semidesarrollada del bórax (tetraborato de sodio): Na2B4O7·10H2O

3-

MONOMERO (Cola Fría) +        BORATO DE SODIO    +     AGUA C4 O2 H6               Na2B4O7                    H2O

IÓN SODIO + ACETATO DE POLI VINIL-BORO

Na+ (-CH2-CHOCOCH3-CH2- CHOCOCH3-CH2-CHOCOCH3(-(B(OH)4-)n

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El tetra borato de sodio NaB(OH)4 se disuelve en agua dando un ion Na+ y un ion tetra borato B(OH)4-. Los iones tetra borato enlazan las largas cadenas de acetato de polivinilo también mediante enlaces de hidrógeno aprisionando moléculas de agua.

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CONCLUSIÓN

De la actividad 1 podemos concluir que la catalasa presente en los tejidos animales y vegetales reacciona con el peróxido de hidrógeno produciendo agua y oxígeno y que al ser una enzima con el calor se desnaturaliza perdiendo su función y es por eso que sólo reaccionaron los alimentos crudos, ya que estos contenían la catalasa intacta. También concluimos que diferentes tejidos producen más catalasa que otros tejidos dependiendo de su función. Así es como el hígado por su función detoxificadora de los organismos produce más catalasa.

De la actividad 2 podemos inferir que la formación de ciertos polímeros artificiales se puede obtener a partir de otros ya formados como es el caso de que a partir de cola fría produjimos un polímero con propiedades totalmente distintas, el que se utiliza para crear bolas saltarinas. También se concluye que al agregar distintos compuestos químicos como el ácido acético (vinagre) o bicarbonato, también hay reacción cambiando nuevamente las propiedades del polímero anteriormente formado.

En síntesis, la formación de polímeros se debe a la unión de diversas estructuras que se repiten a lo largo de la cadena formando un patrón, llamadas monómeros, y que su unión (el tipo) es la que le da las propiedades al polímero.

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GLOSARIO

1) Polímero: Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes, son grandes moléculas o macromoléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas: sustancias de mayor masa molecular entre dos de la misma composición química, resultante del proceso de la polimerización. Se pueden distinguir en naturales y artificiales.

2) Monómero: El monómero (del griego mono, uno y meros, parte) es una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros. Un ejemplo es los aminoácidos son monómeros de las proteínas, los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucléicos, y los monosacáridos de los glúcidos.

3) Polímero natural: Estos son los polímeros que existían antes de la invención de los sintéticos o artificiales, estos polímeros naturales hacían posible la vida ante de la formación de los artificiales. Los polímeros naturales incluyen al ARN y al ADN, vitales en genes y en los procesos de la vida. Por cierto, el ARN mensajero es el que hace posible la existencia de las proteínas, los péptidos y las enzimas. Las enzimas colaboran en la química interior de los organismos vivientes y los péptidos conforman algunos de los componentes estructurales más interesantes de la piel, el cabello e inclusive los cuernos de los rinocerontes. Entre otros polímeros naturales se encuentran incluidos los polisacáridos (azúcares) y los polipéptidos como la seda, la queratina y el cabello. El caucho natural es también un polímero natural, constituido sólo por carbono e hidrógeno.

4) Polímero artificial: Son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc. Y los polímeros sintéticos son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.

5) Enzima: Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en otras sustancias, sin que exista un cambio en ellas mismas. Por ejemplo, las enzimas pueden convertir los almidones, las proteínas y los azúcares en sustancias que el cuerpo pueda utilizar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.Las enzimas son esenciales para todas las funciones corporales y se encuentran en la boca (saliva), el estómago (jugo gástrico), los intestinos (jugo pancreático, jugo y mucosa intestinal), la sangre y en cada órgano y célula del cuerpo.

6) Reacción de adición: Una reacción de adición, en química orgánica, es una reacción donde una o más especies químicas se unen a otra (substrato) que posee al menos un enlace múltiple, formando un único producto, e implicando en el substrato la formación de dos nuevos enlaces y una disminución en el orden o multiplicidad de enlace. Existen 3 clases de reacciones de adición: reacciones electrófilas, nucleófilas y radicalarias. Las reacciones de adición están limitadas a compuestos químicos que contengan enlaces múltiples.

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7) Reacción de condensación: Una reacción de condensación, en química orgánica, es aquella

en la que dos moléculas, o una si tiene lugar la reacción de forma intramolecular, se

combinan para dar un único producto acompañado de la formación de una molécula de

agua (en general una molécula pequeña). Las reacciones de condensación siguen un

mecanismo de adición-eliminación. Una reacción de condensación se puede considerar

como lo opuesto de una reacción de hidrólisis (la ruptura de una especie química en dos

por la acción de agua).

8) Plástico: Los plásticos son materiales sintéticos denominados polímeros, formados por

moléculas, cuyo principal componente es el carbono.

En la actualidad, la cantidad de plásticos existente es enorme. Cada uno de ellos tiene

unas propiedades y aplicaciones específicas. En general, se puede decir que los plásticos

son más ligeros que los metales y es mucho más fácil darles forma, manteniendo una

resistencia a las deformaciones aceptable. Por ello, la tendencia actual es la sustitución de

los materiales naturales utilizados hasta ahora, tales como madera, metales, etc., por

plásticos. Los tipos de plásticos más empleados en la actualidad, por orden de

importancia, son: poliestireno, resinas fenólicas, polipropileno y resinas úricas. Entre las

ventajas que ofrecen los plásticos, en relación con otros materiales, cabe citar: resistencia

a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico y acústico, resistencia a los

impactos y, finalmente, una buena presentación estética.

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Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3rax http://es.wikipedia.org/wiki/Catalasa http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno http://es.wikipedia.org/wiki/Desnaturalizacion

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