SEXTA PRCTICASNTESIS DE POLMEROS
ObjetivoObtencin de poliestireno y anlisis de algunas de sus
propiedades fsicas y qumicas caractersticas.
Material y productosMaterial:Tubos de ensayo y gradilla, tapones
de corcho, varilla, placa calefactora y estufa de
secado.Productos:Perxido de benzolo, estireno, etanol, tolueno.
Fundamento tericoSe denominan polmeros a aquellos compuestos,
naturales o sintticos, que estn formados por repeticin de una misma
unidad estructural. La formacin de poliestireno es un ejemplo del
proceso llamado polimerizacin: la unin de muchas molculas pequeas
para dar origen a molculas muy grandes. El compuesto formado por
estas grandes molculas se denomina polmero (del griego poli +
meros, muchas partes). Los compuestos simples con los que se hacen
los polmeros (por ejemplo, por reorganizacin de los enlaces de
valencia) se conocen como monmeros (mono, uno).Segn el mecanismo de
polimerizacin se clasifican en: Polmeros de adicin, en los cuales
el monmero tiene un doble enlace por lo menos, como sucede con el
polietileno, que se obtiene a partir del etileno y otros tales como
el policloruro de vinilo, poliestireno, polipropileno y el
plexigls:n CH2 = CH2 ..... (CH2 - CH2)n ..... (Eteno o
etileno)(Grupo terminal) (Grupo terminal)
Polmeros de condensacin, los cuales se forman con eliminacin de
agua, alcohol, un cido, sal o amina, u otras molculas sencillas
entre los que tenemos a las protenas, el dacrn, el nyln y la
baquelita: n(HOCH2 - CH2OH) HOCH2 - CH2 - (OCH2 - CH2)n-2 - OCH2 -
CH2OH + (n-1)H2ODesde el punto de vista de sus propiedades fsicas y
estructurales se clasifican en: Polmeros lineales y ramificados
(poliestireno, polipropileno y policloruro de vinilo), que pueden
ser ms o menos cristalinos y comprenden distintos polialquenos.
Funden por calentamiento y en este estado blando se puede moldear o
extrudir (polmeros termoplsticos). Polmeros de red espacial
(resinas fenol-formaldehido, urea-formaldehido, resinas epoxi,
etc.), que tienen muchos enlaces cruzados, formando estructuras
tridimensionales, aunque irregulares y rgidas. Una muestra de ese
material es esencialmente una sola molcula gigantesca. El
calentamiento no la ablanda, no funden (polmeros termoestables)
puesto que el ablandamiento requiere la ruptura de enlaces
covalentes: incluso, puede generar enlaces cruzados adicionales
(polmeros termoduros).
Sntesis del poliestireno.Despus del polietileno y PVC
(policloruro de vinilideno), es el plstico de mayor consumo. El
poliestireno, polmero atctico, amorfo y transparente, se obtiene a
nivel industrial por polimerizacin radicalaria del estireno (lquido
incoloro que hierve a 146 C y debe guardarse en oscuridad porque,
con la luz, se polimeriza convirtindose en una masa slida) con
perxidos en masa o suspensin. El poliestireno presenta una
estructura lineal, se reblandece a menos de 100 C y es fcilmente
moldeable por extrusin, pero no se puede esterilizar. Es un buen
aislante elctrico, combustible y soluble en disolventes orgnicos.La
polimerizacin del estireno implica una serie de etapas. La
presencia del grupo fenilo del estireno aumenta la reactividad del
grupo vinilo (-CH=CH2). La reaccin debe controlarse para evitar
alteraciones, pues es exotrmica. Como el monmero (estireno) va
acompaado de una quinona y otro protector que evita su
polimerizacin a la temperatura ambiente, deber aadirse un iniciador
de la reaccin (perxido de benzoilo, por ejemplo, con precaucin,
pues es explosivo en forma slida) que opera rompindose para generar
un radical libre. Este radical se une a la molcula del alqueno
formando as otro radical libre, que se agrega a otra molcula de
alqueno, y as sucesivamente. La cadena se termina por pasos, como
la unin de dos radicales, que consumen, pero no generen
radicales.
Etapas del proceso de polimerizacin, via radicalaria:a)
Iniciacin
b) Propagacin
c) Terminacin
Procedimento experimentalSe colocan en un tubo de ensayo 0,005 g
de perxido de benzoilo y se le aaden 2,5 mL de estireno (el perxido
ser distribuido por el profesor encargado de la prctica). La adicin
del estireno ser llevada a cabo en la campana de extraccin de
gases. Se tapa el tubo con un tapn de corcho sin apretarlo
demasiado y se coloca en la gradilla existente en la estufa de
secado, una vez etiquetado, manteniendo su temperatura a 80 C
durante un mnimo de 48 horas.Una vez haya polimerizado el estireno,
se sacar el tubo de ensayo de la estufa y se depositar
inmediatamente en la gradilla designada para ello. Posteriormente,
se romper el tubo (PRECAUCIN), obtenindose el correspondiente
polmero. Entregar la muestra obtenida al profesor para su
comprobacin.A continuacin verificar con el poliestireno obtenido
los siguientes ensayos: Observar su aspecto, color y dureza.
Observar su fusibilidad, cortando una pequea porcin y colocndola en
el interior de un tubo de ensayo. Se calienta lentamente con la
ayuda de un bao de aceite y se observa si funde. En caso de fusin,
probar si forma fibra, al tocar con otras varillas, estirando
lentamente. Observar con una pequea porcin de la muestra su
solubilidad en agua, alcohol y tolueno.
Cuestiones1. En la polimerizacin del poliestireno qu funcin
realiza el perxido de benzoilo?2. Por qu debe calentarse en la
estufa la mezcla reaccionante? Podr obtenerse el polmero
mantenindolo a la temperatura ambiente?3. Dibuja la estructura del
poliestireno.4. Por qu el poliestireno se puede hilar?
