INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD ZACATENCOIngeniera en Control y Automatizacin.Laboratorio de Qumica BsicaPractica No. 5Obtencin de una resina fenlica.No. Equipo 3Grupo: 1AM7Fecha de Realizacin:19/02/15

Objetivo.El alumno conocer y obtendr dos tipos de polmeros.Consideraciones tericas.En la naturaleza encontramos muchas sustancias con masas moleculares muy elevadas, que pueden llegar a millones de uma, que conforman gran parte de la estructura de los organismos y tejidos vivos. Algunos ejemplos incluyen al almidn y la celulosa, los cuales abundan en las plantas, asi como las protenas, las cuales se encuentran en plantas y animales. En 1827, Jons Jakob Berzelius acuo el termino polmero (del griego POLYS, muchos y meros partes) para designar a las sustancias moleculares con masas moleculares elevadas, formadas por la polimerizacin (unin) de los monmeros, molculas de masa molecular baja.Durante mucho tiempo los seres humanos hemos procesado los polmeros que se encuentran en la naturaleza, como la lana, el cuero, la seda y el caucho para crear materiales tiles. Durante los ltimos 70 aos o ms, los qumicos han aprendido a formar polmeros sintticos mediante la polimerizacin de monmeros a travs de reacciones qumicas. Una gran cantidad de estos polmeros sintticos tienen un esqueleto de enlaces carbono-carbono, debido a que los tomos de carbono tiene una capacidad excepcional para formar enlaces estables y fuertes entre s.Los plsticos son materiales que pueden adoptar diferentes formas generalmente a travs de la aplicacin de calor y presin. Los materiales termoplsticos pueden reutilizarse. Por ejemplo, los recipientes plsticos para la leche estn fabricados como un polmero conocido como polietileno, el cual tiene una masa molecular elevada. Estos recipientes se funden y el polmero se reciclar para utilizarlo en algo ms. En contraste, un platico termoestable se forma a travs de un proceso qumico irreversible y, por lo tanto, no puede reutilizarse con facilidad.Un elastmero es un material que presenta un comportamiento parecido a la goma o elstico. Cuando se le somete a un estiramiento o flexin, recupera su forma original una vez que la fuerza de distorsin desaparece, siempre y cuando dicha distorsin no haya rebasado cierto lmite elstico. Algunos polmeros, como el nylon y los polisteres, tambin pueden transformarse en fibras que, al igual que el cabello, son muy largas de acuerdo con su rea de seccin transversal y no son elsticas. Estas fibras pueden tejerse para formar telas y cordones y transformase en ropa, cuerdas de llantas y otros objetos tiles. (Brown, 2009)Sntesis de polmeros.El ejemplo ms sencillo de una reaccin de polimerizacin de polietileno a partir de molculas de etileno. En esta reaccin el enlace doble de cada molcula de etileno se abre y dos de los electrones que originalmente formaban este enlace se utilizan para formar nuevos enlaces sencillos C-C con otras dos molculas de etileno:La polimerizacin que ocurre por el acoplamiento de monmeros a travs de sus enlaces mltiples, se conoce como polimerizacin por adicin.Un segundo tipo de reaccin general utilizada para sintetizar los polmeros importantes comercialmente es la polimerizacin por condensacin. En una reaccin por condensacin se unen dos molculas para formar molcula grande mediante la eliminacin de una molcula pequea como la de H2O.Los polmeros formados a partir de dos monmeros distintos se conocen como copolimeros. Para la formacin de muchas molculas de nylon, una diamina (un compuesto con un grupo NH2 en cada extremo) se hace reaccionar con un diacido (un compuesto con un grupo COOH en cada extremo). (Umland, 2000)Estructuras y propiedades fsicas de los polmeros.Las formulas estructurales sencillas dadas para el polietileno y otros polmeros son engaosas. Debido a que cuatro enlaces rodean a cada tomo de carbono en el polietileno, los tomos presentan un arreglo tetradrico, por lo que la cadena no es tan recta como la hemos representado. Adems, los tomos estn relativamente libreas para girar en torno a los enlaces sencillos C-C. Por lo tanto, en lugar de ser rectas y rgidas, las cadenas son muy flexibles, se doblan con facilidad. La flexibilidad de las cadenas moleculares ocasiona que todo el material polimrico sea muy flexible.Tanto los polmeros sintticos como los naturales generalmente consisten en una coleccin de macromolculas (molculas grandes) de pesos moleculares diferentes. De acuerdo con las condiciones de formacin, los pesos moleculares pueden abarcar un amplio intervalo o estar muy cercanos a un valor promedio. En parte debido a esta distribucin de los pesos moleculares, los polmeros son materiales muy amorfos (no cristalinos). En lugar de presentar una fase cristalina bien definida con un punto de fusin preciso, los polmeros se ablandan en un intervalo de temperaturas. Sin embargo pueden tener un orden de corto alcance en algunas partes del slido, con cadenas alineadas e arreglos regulares.El alcance de tal ordenamiento se representa mediante el grado de cristalinidad del polmero fundido se estira a travs de agujeros pequeos, con frecuencia potencia la cristalinidad del polmero. Las fuerzas intermoleculares entre las cadenas de polmeros las mantienen unidas en las regiones cristalinas ordenadas, lo que hace al polmero ms denso, ms duro, menos soluble y ms resistente al calor.Es posible agregar diversas sustancias a los polmeros para darles proteccin adicional contra los efectos de la luz solar o contra la degradacin por oxidacin.Adems las propiedades fsicas de los materiales polimricos pueden modificarse en gran medida agregando sustancias con masas moleculares bajas, llamadas plastificantes, para reducir el grado de las interacciones entre las cadenas y as lograr que e polmero sea ms flexible. (Chang, 2013)Los polmeros pueden hacerse ms rgidos si se introducen enlaces qumicos entre las cadenas del polmero. La formacin de enlaces entre las cadenas se conoce como entrecruzamiento o enlaces cruzados. A mayor numero de entrecruzamientos en un polmero, mas rgido ser el material.Baquelita.La baquelita ha sido la primera de una serie de resinas sintticas que revolucionaron la economa moderna y la vida tecnolgica iniciando la "era del plstico".La baquelita fue la primera sustancia plstica totalmente sinttica, creada en 1907 por Leo Baekeland. Se trata de un fenoplstico que actualmente tiene aplicaciones de inters. Lo sintetiz a partir de molculas de fenol y formaldehdo. Este producto puede moldearse a medida que se forma y resulta duro al solidificar. No conduce la electricidad, es resistente al agua y los disolventes, pero fcilmente mecanizable.SntesisSu sntesis se realiza a partir de molculas de fenol y formaldehdo (Proceso de Baekeland), en proporcin 2 a 3: el formaldehdo sirve de puente entre molculas de fenol, perdiendo su oxgeno por sufrir dos condensaciones sucesivas, mientras que las molculas de fenol pierden dos o tres de sus tomos de hidrgeno, en orto y para, de forma que cada formaldehdo conecta con dos fenoles, y cada fenol con dos o tres formaldehdos, dando lugar a entrecruzamientos.

FenolEl fenol, en forma pura, es un slido cristalino de color blanco e incoloro a temperatura ambiente. Su frmula qumica es C6H5OH, y tiene un punto de fusin de 43 C y un punto de ebullicin de 182 C. El fenol es un alcohol, debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH, y en el caso del fenol es Ar-OH. El fenol es conocido tambin como cido fnico o cido carblico. Puede sintetizarse mediante la oxidacin parcial del benceno.Industrialmente se obtiene mediante oxidacin de cumeno (isopropil benceno) a hidroperxido de cumeno, que posteriormente, en presencia de un cido, se escinde en fenol y acetona, que se separan por destilacin.

FormaldehdoEl formaldehdo o metanal es un aldehdo, es altamente voltil y muy inflamable, de frmula H2C=O. Fue descubierto en 1867 por el qumico alemn August Wilhelm von Hofmann. Se obtiene por oxidacin cataltica del alcohol metlico. A temperatura normal es un gas incoloro de un olor penetrante, muy soluble en agua y en steres. Las disoluciones acuosas al 40 % se conocen con el nombre de formol.

AplicacionesHoy en da la baquelita ha cado prcticamente en desuso pero en su momento su amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologas, como carcasas de telfonos y radios, hasta estructuras de carburadores. Actualmente, tiene aplicacin por ejemplo, en la fabricacin de asas de cacerolas.

MaterialReactivos

1. 1 vaso de precipitados de 600 cm31. 2 vasos de precipitados de 100 cm31. 1 termmetro1. 1 agitador de vidrio1. 1 pipeta1. 2 asas de cobre.

1. Resorcinol o resorcina [C6H4(OH)2]1. Acido clorhdrico concentrado (HCL)1. Hidrxido de sodio (NaOH 6M)1. Formaldehido (HCHO)

PROCEDIMIENTO9. Pese 2 gramos de Resorcinol y colquelos en un vaso de 100 cm3. Agregue 3cm3 de Formaldehido. Coloque e vaso en bao mara (vaso precipitado de 600cm3), caliente manteniendo la temperatura del agua a 50C hasta que se hayan disuelto todos los cristales de Resorcinol. Agite la solucin mientras se estn disolviendo los cristales. Retire el agitador y en su lugar utilice un asa de cobre. Caliente el bao mara hasta 70C (no sobrecaliente). Mantenga esta temperatura durante 10 minutos. Retire el vaso del bao mara y djelo enfriar. Cuando la mezcla se haya enfriado, agregue gota a gota Hidrxido de sodio (6M) lentamente hasta que se efectu la reaccin (use el alambre para extraer el plstico del vaso). Examine el producto.

2. Pese 2 gramos de Resorcinol y colquelos en un vaso de 100 cm3. Agregue 3 cm3 de formaldehido. Coloque el vaso en bao mara (vaso de precipitados de 500 cm3), caliente manteniendo la temperatura del bao a 50C hasta que se hayan disuelto todos los cristales del Resorcinol.Agite la solucin mientras se estn disolviendo los cristales. Retire el agitador y en su lugar utilice un asa de cobre. Caliente el bao Mara hasta 70C (no sobrecaliente). Mantenga esta temperatura durante 10 minutos. Retire el vaso del bao Mara y djelo enfriar. Cuando la mezcla se haya enfriado, agregue gota a gota HCl lentamente hasta que se efectu la reaccin (use el alambre para extraer el plstico del vaso). Examine el producto.NOTA: Si se adhiere el plstico al vaso de precipitados, calentar con agua.Resultados.Cuestionario.1. Qu es un polmero?R= Son las sustancias moleculares con masas moleculares elevadas, formadas por la polimerizacin (unin) de los monmeros, molculas de masa molecular baja.2. Explique que es una reaccin de policondensacin.R= En una reaccin en donde se unen dos molculas para formar una molcula grande mediante la eliminacin de una molcula pequea como la de H2O, amoniaco o HCl. El producto resultante, el policondensado.3. Qu caractersticas presenta el producto obtenido en el procedimiento 1?R= Era un palstico que maleable de poca dureza, no se funde con el calor ya que es un plstico termofijo, color rojizo y la reaccin fue un poco ms lenta que la segunda 4. Qu caractersticas presenta el producto obtenido en el procedimiento 2?R= Presenta mayor dureza, mayor velocidad de reaccin, color rojizo, fue ms difcil de retirar del alambre de cobre.5. Qu tipo de plstico se formo en cada uno de los procedimientos?R= En ambos casos se formo baquelita. En medio acido se forma resina de novolaca y en medio bsico resoles.

Observaciones.Durante la realizacin de esta prctica producimos dos tipos de polmeros, el primero por reaccin de medio bsico y el segundo por medio cido, pero en ambos pasos se produjo baquelita pero con caractersticas diferentes. La que se produjo por medio bsico tuvo una velocidad de reaccin ms lenta, tena menor dureza, no se funda con el calor, tena textura maleable y era de color fucsia fuerte, mientras que la segunda tuvo una velocidad de reaccin ms rpida, era ms resistente y se quebr ms fcil.

Conclusiones.En la prctica comprobamos y experimentamos la manera en que se obtiene una resina fenolica, que en la vida cotidiana se utiliza como aislantes de equipos electrnicos o de calor debido a su gran estabilidad frente a esta, cosa que pudimos comprobar en el laboratorio al obtener nuestra resina.Aprendimos que existen reacciones que se llevan a cabo en medio acido y en medio bsico ya que en el procedimiento 1 realizamos la reaccin en medio bsico y se obtuvo una resina un poco distinta a la segunda adems de que la velocidad de reaccin fue un poco ms lenta y en la segunda al echarle HCl la reaccin fue ms rpida y la resina obtenida fue un poco mas maleable y poda fundirse aunque de manera lenta. En ambos casos se produjo baquelita.Lo aprendido durante esta prctica nos ayudara a comprender mejor porque se usa algunas resinas como aislante y porque otras no y porque la baquelita se sigue utilizando actualmente aunque ya existan nuevos mtodos.

Bibliografa

Brown, T. L. (2009). Materiales modernos. En T. L. Brown, Quimica la ciencia central (pgs. 499-504). Mexico: Pearson Educacion.Chang, R. (2013). Polimeros organicos sinteticos y naturales. En R. Chang, Quimica (pgs. 1060-1061). Mexico: Mc Graw Hill Education.Umland, J. B. (2000). Polimeros. En J. B. Umland, Quimica general (pgs. 928-933). Mexico: Thomson Learning.