Unit 2 - Actividades de plásticos

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Recurso de Apme

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Presentacin de los

Los plsticos estn presentes, actualmente, en todas nuestras actividades y nos ayudan a hacer la vida ms limpia, fcil, segura, cmoda y agradable.El uso de los plsticos aumenta cada vez ms, porque estos materiales pueden reemplazar a muchos otros, como el metal, la madera, el papel, la cermica y el vidrio. Hay incluso nuevas facetas que slo los plsticos pueden cubrir. Durante los ltimos 20 aos, el empleo de plsticos en la construccin de automviles ha aumentado en un 114%. Se calcula que, sin los plsticos, los coches de hoy pesaran 200 kg ms de lo que pesan. La reduccin en el peso obtenida gracias a los plsticos ha permitido aligerar elementos, como el chasis o el eje de transmisin. La reduccin en el peso del coche produce un ahorro en el consumo de combustible estimado en unos 750 litros, para una vida media de 150.000 km. Extrapolando a Europa Occidental, esto supone un ahorro de combustible de 12 millones de toneladas al ao, y una reduccin en las emisiones de CO2 de 30 millones de toneladas anuales. Pero, qu son los plsticos? Por qu son tan tiles y estn tan extendidos?

ACTIVIDAD 11 Piensa en, por lo menos, tres objetos que, haceunos aos, se fabricaran con otros materiales y que en la actualidad se producen con plsticos.

2 En cada objeto de la relacin, observa si existen claras ventajas entre el plstico y el otro material. Da las razones por las que piensas que actualmente se utiliza el plstico.

Cmo se explican sus propiedades? Cul es su estructura qumica? Muchos materiales que utilizamos a diario estn hechos de polmeros, que son molculas grandes y largas, construidas con otras molculas ms pequeas y ms cortas llamadas monmeros. Los polmeros pueden ser naturales o sintticos. Los naturales son habituales en animales y plantas. Muchos tejidos vivos se basan en polmeros, como, por ejemplo, las

protenas de los animales y los carbohidratos de las plantas. Gran cantidad de nuestros alimentos tambin est compuesta de polmeros, por ejemplo las fibras, los cereales y la carne. Las plantas y los animales producen, asimismo, materias no vivas constituidas por polmeros; se producen, normalmente, como fibras, que han de ser procesadas para conseguir materiales tales como hilo y tejidos.Esta figura muestra la estructura de un monmero y un polmero.

ACTIVIDAD 21 El dibujo muestra un tpico coche moderno. Cules son las partes fabricadas con materiales plsticos? Cules son las ventajas que, a tu juicio, tienen los plsticos sobre el metal? Piensa enseguridad economa diseo color coste

2 Se estima que un automvil de 1.000 kg, que contiene 100 kg de plsticos, consume un 4% menos de combustible que un coche construido enteramente con materiales tradicionales. Si un coche utiliza 2.000 litros de combustible al ao, a 130 ptas. el litro, cunto se ahorrara utilizando plsticos?

monmero

polmero

ACTIVIDAD 31 Observa estos dibujos de objetos hechos de polmeros sintticos. Trata de averiguar si el polmero es un material slido o una fibra.

Los polmeros sintticos se obtienen, principalmente, del petrleo. ste se procesa en una refinera para producir productos qumicos bsicos, de los que se obtienen los monmeros. Estos monmeros luego se convierten en polmeros. Algunos polmeros se transforman en materiales plsticos slidos o en fibras textiles dependiendo de cmo se procesen. Que sea un material slido o una fibra depende, nicamente, de cmo se haya producido. De ahora en adelante, utilizaremos la palabra plsticos para referirnos a todos estos materiales.

plsticos La historia de losEn los albores del siglo XXI, los plsticos se han convertido en una parte integral de nuestras vidas. Estn presentes y se han hecho indispensables en los productos envasados que compramos, en el transporte que utilizamos, en los edificios en que vivimos y trabajamos, en el equipamiento deportivo que usamos y en la tecnologa mdica que nos mantiene saludables y en forma. Los plsticos se obtuvieron por primera vez en 1862, con materiales de origen vegetal. Se trataron fibras de celulosa, en forma de algodn, con cido ntrico para formar nitrato de celulosa (Celuloide), que se utiliz para hacer objetos de adorno, mangos de cuchillo, cajas, manguitos de escribiente y cuellos de camisas. En 1909 se encontr una nueva fuente de materias primas: el alquitrn de hulla. Con l se obtuvo el plstico denominado Baquelita, utilizado para aislamiento elctrico y para cuerpos de cmaras fotogrficas y radios antiguas.

A principios de este siglo, los qumicos empezaron a entender las reacciones que venan observando, con lo que se aceler la bsqueda de nuevos tipos de materiales. En los aos 30, se inici la produccin de plsticos procedentes de productos qumicos derivados del petrleo, y se empezaron a producir el poliestireno, los polmeros acrlicos, y el policloruro de vinilo, aunque su uso creci slo moderadamente. El nylon se descubri en 1928, y se empez a producir a finales de los aos 30. Se fabricaba como largos filamentos que podan ser hilados y tejidos. La produccin y fabricacin de otros materiales plsticos -polietileno de baja densidad (PEbd), poliuretano (PU), policloruro de vinilo (PVC), politetrafluoroetileno (PTFE), polisteres, siliconas, resinas epoxi- se desarroll durante los aos 40. Los policarbonatos se incorporaron al conjunto en los aos 50.

El polietileno de alta densidad (PEad) y el polipropileno (PP) se incorporaron en los aos 60. En los aos 70 comienza la produccin de plsticos de tercera generacin, de alta tecnologa sobre la base de los desarrollos anteriores. Entre ellos, nuevas poliamidas y poliacetales. La innovacin prosigui durante los aos 80 y 90, en los que se crearon nuevos polmeros adaptados a requisitos especficos de diseo. Los recientes avances en la tecnologa de catalizadores han permitido, entre otras cosas, un mayor control de la estructura molecular de un polmero y con ello mejorar sus propiedades fsicas. Por ejemplo, gracias a una nueva generacin de catalizadores metalocnicos resulta posible fabricar film de polietileno ms resistente y transparente. Hoy da se producen ms de 700 tipos de plsticos, agrupados en 18 grandes familias polimricas. Los plsticos se encuentran disponibles en todo momento, son verstiles y baratos de fabricar, y se emplean lo mismo para fabricar objetos cotidianos que productos de alta tecnologa. El estudio peridico sobre hbitos de consumo indica que las actitudes ms positivas hacia los plsticos estn relacionadas con las aplicaciones innovadoras de alta tecnologa.

ACTIVIDAD 480

1 Describe la forma de este grfico. 2 Por qu crees que el grfico cambiabruscamente durante los aos 50?70 60 50 40 30 20 10

3 Qu pas a principio de los aos 70 parahacer que el grfico cambiara de direccin tan extraamente?

4 Ampla el grfico hasta el ao 2010. Qu tesugiere en cuanto a nivel de produccin?

5 Las estimaciones de crecimiento seredujeron, considerablemente, a principios de los aos 90. En tu opinin, a qu se debi?

1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 El crecimiento en la produccin de plsticos en el mundo.

http://www.apme.org

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Las Materias

La materia prima para los plsticos es el petrleo, una compleja mezcla de miles de compuestos. Para que sea til, tiene que ser procesado. Alrededor del 4% de la produccin mundial de petrleo se convierte en plsticos.Otros productos petroqumicos 4% Calefaccin, electridad y enega 42% Transporte 45% Plsticos 4% Resto 5%fraccionada. La mezcla se separa en fracciones, no en compuestos individuales. Las fracciones contienen una mezcla de compuestos cuyas temperaturas de ebullicin son similares. Estas fracciones son an mezclas complejas de compuestos y todava no ha tenido lugar ningn cambio qumico. Esos compuestos necesitan ser alterados qumicamente para transformarse en productos ms tiles con diferentes puntos de fusin y de ebullicin y distintas propiedades qumicas. Existen dos tipos de procesos:

CrackingEl proceso de cracking rompe molculas grandes en otras ms pequeas que son ms tiles y, en consecuencia, de mayor valor. Por ejemplo, las fracciones de alto punto de ebullicin se rompen para producir fracciones de gasolina y gasoil. Actualmente, para este proceso se utilizan prioritariamente los catalizadores, pero, en algunos casos slo, todava se realiza con tratamiento de calor.

Debido a que los compuestos del petrleo tienen diferentes masas moleculares y, por tanto, hierven a diferentes temperaturas, es posible separarlos a travs de un proceso conocido como destilacin

ACTIVIDAD 1La mayor parte de los compuestos de petrleo son molculas de hidrocarburos, que nicamente contienen tomos de carbono e hidrgeno. Los diagramas de la derecha muestran algunos de los compuestos que se encuentran en el petrleo. El diagrama (a) muestra el etileno, o eteno.

a

b

c

Conjunto de molculas que muestran las diferentes maneras en que se encuentran los enlaces qumicos entre tomos.

1 Dibuja la frmula de cada uno de estos compuestos en la formasiguiente CH2=CH2 sta es la frmula estructural del etileno (a)

2 Y luego, escribe la frmula de esta formaC2H4 sta es la frmula molecular del etileno La masa de una molcula depende del nmero de tomos de carbono e hidrgeno que tenga. Un tomo de carbono tiene una masa de 12 unidades; un tomo de hidrgeno tiene una masa de 1 unidad. En el siguiente ejemplo, la masa de una molcula de etano, C2H6 es 2x12 + 6x1 = 30 unidades.

d

e

g frepresenta un tomo de carbono representa un tomo de hidrgeno representa un enlace qumico

3 Averigua la masa de las molculas que aqu se muestran (a-g) 4 Si el punto de ebullicin de los compuestos crece segn aumentala masa, coloca los compuestos en orden de menor a mayor punto de ebullicin.

El diagrama muestra el proceso de destilacin fraccionada.