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1 Yris Martinez, William Velásquez UNIIVERSIIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE CIIENCIIAS Yris Martínez William Velásquez Erich Salazar 1

2 INDICE Exp # Pag 1 Síntesis De Poli-anilina Y Efecto Electrocrómico 5 1b Síntesis De Poli-anilina. Vía Química 6 2 Síntesis Del Nylon 6,6 7 3 Cómo Identificar 6 Tipos De Plásticos De Uso Común? 9 4 Síntesis Del Polimetilmetacrilato 11 4b Síntesis Del Polimetilmetacrilato (parte b) 12 5 Síntesis Del Poliestireno 13 5b Síntesis Del Poliestireno (parte b) 14 6 Entrecruzamiento Del Alcohol Polivinilico 15 7 Síntesis De Poliacrilamida 17 8 Síntesis De Polímeros Caseros 18 8a Síntesis De Polímeros Caseros (parte b) 18 9 Pañales Desechables Jugando A Hacer Ciencia Con Goma Blanca Haciendo Nieve Con Goma Blanca Trabajando Con Urea Y Formaldehído 23 12b Trabajando Con Fenol Y Formaldehído 24 Bibliografía 25 2

3 En esta monografía se presenta una variedad de experimentos que en algunos casos son muy sencillos y pueden ser realizados con materiales que se obtienen con mucha facilidad en el comercio, los mas complicados fueron seleccionados para proporcionarles otros tipos de polímeros que podrían ser realizados en caso de contar con los materiales apropiados. Cada uno de ellos ha sido probado con anterioridad para lo cual hemos contado con la valiosa colaboración de las Estudiantes de Pre-grado de la licenciatura en Química, Angélica Andrade y Johanna Dávila. Cualquier duda, sugerencia o contrariedad que tenga al respecto le agradecemos que se comunique con alguno de los autores vía . Yris Martínez William Velásquez Erich Salazar 3

4 Experimento # 1 SÍNTESIS DE POLIANILINA Y EFECTO ELECTROCRÓMICO Introducción Polímeros Conductores. Los polímeros han sido tradicionalmente considerados como materiales aislantes y esta característica inherente ha sido utilizada en la aplicación de recubrimiento de cables eléctricos para prevenir corto circuitos. Esta visión cambio en 1977 con el descubrimiento por Heeger y colaboradores, Quienes encontraron que dopando el poliacetileno con iodo, resulta un polímero con propiedades metálicas, con incrementos en la conductividad de casi diez veces (conductividades en el orden de 100 Ω -1 cm -1 ). De hecho, luego de un año, debido a mejoras en los métodos de preparación, la conductividad del poliacetileno comenzó a acercarse a valores muy cercanos al cobre Las propiedades de los polímeros conductores ha estimulado el interés en muchos campos de la investigación, química, física, electroquímica y ciencia de los materiales entre otras, contribuyendo al trabajo interdisciplinario. Aparte de la preparación de nuevos polímeros conductores, se ha puesto mucho empeño en dirigir la investigación hacia la modificación de los polímeros ya existentes; para mejorar propiedades tales como solubilidad, estabilidad térmica, propiedades mecánicas y conductividad. Estas propiedades y otras hacen que la mayoría de estos estudios dejen de ser curiosidad científica y pasen a ser una realidad comercial. Electrocromismo. El electrocromismo es un fenómeno basado en cambios de color en materiales específicos inducidos por procesos electroquímicos reversibles. En otras palabras, el electrocromismo puede ser definido como un cambio persistente pero reversible producido electroquímicamente. En efecto, el fenómeno de electrocromismo, puede se explotado para la fabricación de dispositivos con diversas aplicaciones. Por ejemplo, los dispositivos electrocrómicos son considerados apropiados en importantes objetivos tecnológicos tales como pantallas ópticas, ventanas para control de energía, espejos antiresplandor y lentes de sol entre otros. 1 Celda Electroquímica (un vaso de precipitado) 2 electrodos de Platino 1 electrodo de referencia (Ag/AgCl) 1 potenciostato Anilina 0.01M (25 ml) Ácido sulfúrico 1M (50 ml) Agua ultra pura. Prepare la solución de anilina 0.01M utilizando como electrolito la solución de ácido sulfúrico 1M (previamente preparada) y añada 10 ml aproximadamente de esa solución a la celda electroquímica coloque los electrodos y conecte los cables. La síntesis 4

5 será realizada con ayuda de un equipo denominado potenciostato que nos permite en este caso en particular realizar un barrido de potenciales de manera cíclica con el objeto de inducir la polimerización del compuesto. Las condiciones que se fijan en el programa del equipo son las siguientes: 30 Barridos cíclicos en un intervalo de potenciales entre -0.2 y 0.8 voltios a una velocidad de 100mV/s A medida que se va incrementando el número de ciclos se puede observar que las corrientes registradas en el voltagrama, se incrementan, esto es indicativo que la polimerización se esta realizando y la película que se esta formando es conductora. Observa la solución y describe lo que pasa. Efecto Electrocrómico de la Película Una ves finalizada la síntesis, se retira el electrodo y se lava cuidadosamente con agua pura, se retira la solución de la celda, se lava junto con los demás electrodos y se llena nuevamente pero en este caso solo se agrega la solución de ácido sulfúrico, y se sumergen los electrodos. Al realizar las conexiones, se procede a la aplicación de los potenciales de la misma forma anterior. Observe lo que ocurre con el voltagrama, observe el electrodo. Qué proceso esta ocurriendo? Químicamente también puede formarse este polímero tal como lo vamos a describir Experimento # 1b SÍNTESIS DE POLIANILINA. Vía química Tubos de ensayo grandes Matraces de 25 y 50ml Hielo 1 agitador magnético + una plancha con agitación Anilina 0.1M (25 ml) Ácido sulfúrico 1M (50 ml) Agua ultra pura. Persulfato de amonio (50ml en H 2 SO 4 ) Prepare 25ml de la solución de Anilina 0.1M utilizando como electrolito soporte la solución de ácido sulfúrico 1M (previamente preparada) y colóquela en el baño de agua fría prepare aparte otra solución de Persulfato de amonio (1,20 gr disueltos en 50 ml de ácido sulfúrico 1M. Una vez que la solución con la anilina este fría agregue lentamente 10ml de la solución con Persulfato de amonio agitando constantemente. Luego de cierto tiempo, un precipitado verde le indicara que la polimerización se ha llevado a cabo. Filtre el precipitado y obtendrá la polianilina 5

6 Experimento # 2 SÍNTESIS DEL NYLON 6,6 Introducción El nylon 6,6 es uno de los polímeros de condensación más típicos, se obtiene mejor por una reacción llamada polimerización interfacial. La reacción es realizada entre un cloruro de un diácido, disuelto en un solvente no miscible con agua, y una solución acuosa de una diamina. La reacción que ocurre en la interfase de las dos soluciones (ver figura ) En cuanto a su nomenclatura, cuando la poliamida se expresa con un solo número (ej. Nylon 6), el nylon procede de una lactama o de un w-aminoácido, si se expresa con dos números separados por una coma, se relaciona con el número de carbonos de los monómeros. 1 Vaso de precipitado de 250 ml. 1 agitador de vidrio Alambre Pipeta de 10 ml Cloruro de adipoilo 6

7 Hexametilendiamina 10 ml Ciclohexano (debe destilarse y mantenerse sobre MgSO 4 ) En prepare una solución al 10% de cloruro de adipoilo (10 ml de cloruro de adipoilo disueltos en 90ml de ciclohexano). Coloque 10 ml de una solución acuosa al 10% de Hexametilendiamina con 10 gotas de NaOH al 20% (Nota: si quiere que el nylon sea coloreado agregue a esta solución 1 ml de verde de bromocresol). Y a esta solución agregue cuidadosamente 10 ml de la solución de cloruro de adipoilo al 10%. Al agregar la solución, hágalo lentamente, de ser posible con un embudo colocado justo encima de la superficie de la solución del ácido o con ayuda de una varilla de vidrio. La película de polímero se forma en la interfase coloque un dispositivo o con ayuda del alambre retire el nylon que se forma puede ir enrollando hasta que se consuma uno de los reactivos. Lave con suficiente agua y finalmente con una mezcla acetona/agua al 50%. 7

8 Experimento # 3 CÓMO IDENTIFICAR 6 TIPOS DE PLASTICOS DE USO COMUN? Introducción La identificación o caracterización de plásticos es un proceso que involucra en la mayoría de los casos experiencias complejas, sin embargo a groso modo aquí podemos realizar algunas designaciones con solo observar, la forma, color, la flexibilidad y algunas otras características propias del material que pueden ser aprendidas con años de experiencia de trabajo con estos materiales. Por supuesto que esto no es muy científico pero funciona. Los plásticos más comunes son 1. Polietilentereftalato (PETE) comúnmente llamado poliéster (densidad 1,29 a 1,4 gr./cm 3 ) Es el mas común de los plásticos reciclables. Usado para realizar botellas de dos litros de refrescos y botellas de licor. 2. Polietileno de alta densidad (HDPE) (densidad 0,952 a 0,965 gr./cm 3 ) comúnmente utilizado para envases de leche y jugo 3. Polietileno de baja densidad ( LDPE) (densidad 0,917 a 0,940 gr./cm 3 ) usado para hacer papel celofán, cobertura de pañales desechables y algunas botellas 4. Policloruro de vinilo (PVC) (densidad 1,30 a 1,58 el rígido el flexible va de 1,16 a 1,35 gr./cm 3 ) utilizado para hacer pisos, cortinas de baño, tabiques para edificios, mangueras para jardines. 5. Polipropileno (PP) (densidad 0,980 a 0,910 gr./cm 3 ) usada para hacer ropa deportiva, carpas, tubos etc. 6. Poliestireno (PS) (densidad 1,04 a 1,05 gr./cm 3 ) usado para hacer tazas de café, cajas para colocar huevos, en la cobertura de lápices. 1 muestra de cada uno de los 6 plásticos identificados anteriormente 1 espátula 1 agitador de vidrio 1 mechero Papel tornasol 1 alambre de cobre 1 tapón de corcho 10 tubos de ensayo Muestras de plásticos desconocidos Mezcla etano /agua 1:1 (densidad 0,94 gr./cm 3 ) Agua (densidad 1,00 gr./cm 3 ) Solución de NaCl al 10 % (densidad 1,08 gr./cm 3 ) Solución de etanol al 52 % (densidad 0,911 gr./cm 3 ) Solución de etanol al 38 % (densidad 0,9408 gr./cm 3 ) Solución de CaCl 2 al 32 % (densidad 1,3059 gr./cm 3 ) 8

9 Solución de CaCl 2 al 40 % (densidad 1,3982 gr./cm 3 ) PRUEBA DE LA DENSIDAD En un tubo de ensayo coloque 5ml de la mezcla etanol/agua colóquele la etiqueta. Repita lo mismo para cada una de las soluciones indicadas anteriormente y no olvide colocar la etiqueta a cada una de ellas para no confundirse. Corte muestras de cada uno de los plásticos que vamos a tener de referencia (los 6 mencionados anteriormente) y realice la prueba a cada uno de ellos, con ayuda del la varilla de vidrio sumerja hasta el fondo del tubo cada una de las muestra y observa el comportamiento al sacarla varilla, recuerde que luego va a comparar el mismo con las muestra desconocidas. Nota es necesario que retire cada muestra una ves realizada la prueba, antes de proceder a realizar la siguiente. PRUEBA DE FUSION Debe ser realizado en una campana ya que se generan vapores tóxicos. Usando una pieza de plástico # 1 colóquela muestra en la espátula e introdúzcala en la llama azul del mechero, caliente lentamente y anote sus observaciones, a medida que el plástico se funde. Si es calentado rápidamente se va a encender. Deje enfriar la muestra y observe su apariencia, pruebe la flexibilidad del plástico tratando de doblarlo y escriba sus observaciones. Repita esta prueba para cada una de las muestras de plástico (2-6) y para las muestras desconocidas. PRUEBA DE INFLAMABILIDAD Sostenga una muestra de plástico con una pinza, colóquelo directamente a la llama y anote sus observaciones, tales como color de la llama, el vapor o humo. Observe si el plástico continua quemándose al retirarlo de la llama. Pruebe también la acidez de los vapores utilizando el papel indicador. Repita esta prueba para cada una de las muestras de plástico (2-6) y para las muestras desconocidas. PRUEBA DEL ALAMBRE DE COBRE Caliente el alambre de cobre (Coloque antes el corcho en uno de los extremos para evitar quemaduras) hasta que la llama deje de verse verde. Toque con el alambre caliente una muestra del plástico # 1 y coloque de nuevo el alambre a la llama observe atentamente si ve una luz ligera que nos indique la presencia de cloro en el plástico (chequee con la muestra # 4, el color de la llama) Repita esta prueba para cada una de las muestras de plástico (2-6) y para las muestras desconocidas. 9

10 Experimento # 4 SÍNTESIS DEL POLIMETILMETACRILATO Introducción El polimetilmetacrilato en un polímero por adición. La reacción puede ser representada de la siguiente forma: Debido a que se hace necesario trabajar a temperaturas muy altas en el proceso de polimerización para tener un mejor control, una alternativa es prepararlo por el método de emulsión. Donde el agua va a servir de moderador del calor y como solvente para la catálisis del sistema. La catálisis es producida por la reacción de los iones bromato y los iones sulfito los que forman radicales OH y los radicales HSO 3 El objetivo de este experimento es demostrar que se forma un polímero al usar un iniciador. 1mechero o una plancha de calentamiento 1 Vaso de precipitado de 250 ml. 3 Tubos de ensayo. Metilmetacrilato Peroxido de benzoilo Prepare un baño de María en el vaso de precipitado (60 C). En el tubo de ensayo agregue 5 ml de Metilmetacrilato y añada 25mg del catalizador que en este caso hemos seleccionado al peróxido de benzoilo. Coloque el tubo de ensayo con el contenido, en el baño de María y observe los cambios que ocurren, las propiedades del compuesto formado a medida que se deja enfriar. Nota: a) Cuando prepares el poli-metil metacrilato, utiliza una pipeta y mides el espacio necesario para ocupar el volumen deseado con agua, ya que el metil metacrilato es muy agresivo y deteriora el vidrio. (los tubos de ensayo deben ser desechados). b) Si añade mucho iniciador, muchas moléculas son activadas al mismo tiempo, lo que hace las cadenas que se formen sean cortas. 10

11 Experimento # 4b SÍNTESIS DEL Polimetilmetacrilato (parte b) En esta parte el metilmetacrilato se hace polimerizar en una emulsión acuosa en presencia de una catálisis con radical libre. El polímero es coagulado en una solución concentrada de cloruro de sodio. Para generar películas se debe utilizar acetona. Matraces de 25,250, 10 ml 1 Vaso de precipitado de 50 y de ml Agitador magnético. Guantes Barrilla de plástico y otra de vidrio Metilmetacrilato NaBrO 3 NaHSO 3 NaCl Acetona (10ml) : Colóquese los guantes y use la campana para preparar las soluciones y realizar todo el trabajo recuerde que el metilmetacrilato es altamente irritante Prepare de 100 ml de una solución 0.6M de metilmetacrilato (5,3 ml de metilmetacrilato con 94,6 ml de agua). 25 ml de una solución 0.1M de NaBrO 3 (disuelva 0.4g NaBrO 3 en agua y diluya a 25ml) Prepare 10 ml de una solución de 0.45M de NaHSO 3 (0.47g de NaHSO 3 en 10ml de agua) 100ml de una solución 5M de NaCl (30g de NaCl en agua) Coloque los 100ml de metilmetacrilato en el vaso de precipitado de 500ml y añada 2ml de la solucion 0.1Mde NaBrO 3 y 2ml de la solución 0.45M de NaHSO 3 el proceso puede ocurrir en 15 minutos, eventualmente agite y el contenido del vaso coloque la solucion de NaCl (100ml) para coagular el polímero y remueva la masa que se forma con unas pinzas y lave con agua fresca para eliminar restos de monómero y sal. Para formar películas disuelva el polímero formado con acetona, extienda y deje secar. 11

12 Experimento # 5 Introducción SÍNTESIS DEL POLIESTIRENO El poliestireno es un polímero vinílico. Estructuralmente, es una larga cadena hidrocarbonada, con un grupo fenilo unido cada dos átomos de carbono. Es producido por una polimerización vinílica por radicales libres a partir del monómero estireno. A escala industrial, el poliestireno se prepara calentando el etilbenceno (C 6 H 5 CH 2 - CH 3 ) en presencia de un catalizador para dar lugar al estireno (C 6 H 5 CH = CH 2 ). La polimerización del estireno requiere la presencia de una pequeña cantidad de un iniciador, entre los que se encuentran los peróxidos, que opera rompiéndose para generar un radical libre. Este se une a una molécula de monómero, formando así otro radical libre más grande, que a su vez se une a otra molécula de monómero y así sucesivamente. Finalmente se termina la cadena por reacciones tales como la unión de dos radicales, las cuales consumen pero no generan radicales. 1 Mechero o plancha de calentamiento 1 Vaso de precipitado de 250 ml. 1 vaso de precipitado de 500 ml 1 Tubo de ensayo grande. Tolueno Estireno Peróxido de benzoilo 12

13 Prepare un baño de María en el vaso de precipitado (90 C). En el tubo de ensayo agregue 20 ml de tolueno y 5 ml de estireno (puede usar el que tiene poco inhibidor) y se añade 0.3 gr de peróxido de benzoilo. Coloque el tubo de ensayo con el contenido, en el baño de María y observe los cambios que ocurren. Luego de 30 minutos se retira y se deja enfriar durante 5 minutos. Observe las propiedades, la viscosidad entre otras. Luego se vierte sobre un vaso de precipitado de 400 ml que contenga 200 ml de alcohol metílico, el precipitado blanco es el Poliestireno. Filtre y deje secar. Experimento # 5b SÍNTESIS DEL POLIESTIRENO (parte b) 1mechero o plancha de calentamiento 1 Vaso de precipitado de 150 ml. 1 Tubo de ensayo grande. Estireno sin inhibidor Peróxido de benzoilo Prepare un baño de María en el vaso de precipitado (70 C). En el tubo de ensayo agregue 15 ml de estireno y se añade 0.1 gr. de peróxido de benzoilo. Tape el tubo de ensayo con un corcho e introdúzcalo en el baño de María. A medida que la reacción progresa puede observar cambios, si eso no ocurre caliente de nuevo y deje enfriar. Cuando el líquido este viscoso se puede introducir monedas, figuras o insectos que puedan quedar empotrados en el polímero, déjelo secar. 13

14 Experimento # 6 ENTRECRUZAMIENTO DEL ALCOHOL POLIVINÍLICO Introducción El borato de sodio es añadido a la solución de alcohol polivinílico y los iones borato reaccionan con los grupos hidroxilos del alcohol para generar el entrecruzamiento, esto hace que se forme un gel viscoso. El alcohol polivinilico reacciona con el borato en una relación de 10 a 1 convirtiéndose en un material viscoso, que a medida que transcurre el tiempo se va tornando cada vez más denso Para sintetizarlo es necesario calentar el agua previamente, lo que hace que pueda ser disuelto con mayor facilidad sin embargo la temperatura no debe ser mayor de 80 C ya que el alcohol polivinilico se descompone. El borato de sodio (Na 3 BO 3 )se disuelve para formar ácido bórico, (H 3 BO 3 ) esta solución de ácido bórico tiene un ph de aproximadamente 9. El ácido bórico-borato, acepta los OH del agua tal como se muestra en la reacción Esta molécula hidrolizada reacciona con el alcohol polivinilico mediante una reacción de condensación tal como: Esta reacción es reversible ya que en medio ácido puede el borato ser expulsado del polímero y en medio básico puede regresar a el. Por lo tanto observe como cambian las propiedades del gel agregando unas gotas de HCL 3 M o gotas de NaOH 3M. 5 Tubos de ensayo plásticos grandes 1 agitador de madera 1 vidrio reloj 1 pipeta de 20 ml y otra de 2 ml 14

15 Alcohol polivinílico (PVA) al 8% (80 gr de PVA en 960 ml de agua) Solución de borato de sodio al 8% Nota. El PVA no se disuelve fácilmente en agua por lo que es necesario preparar la solución con anterioridad. Coloque 20 ml de la solución al 8% del alcohol polivinílico en un tubo de ensayo, ponga dentro del tubo el agitador y agregue 2 ml de la solución de borato de sodio, agite y observe el proceso. Agregue una pequeña cantidad en un vidrio reloj, hágalo lentamente, y en otro caso repita el procedimiento pero vacíelo rápidamente. Pruebe que ocurre al variar la cantidad de borato de sodio o calentando el PVA a 70 C. Para hacerlo más agradable a la vista agrega colorante a la solución de borato de sodio. 15

16 Experimento # 7 SÍNTESIS DE POLIACRILAMIDA Tubos de ensayo Diclorometilsilano 1,1,1-tricloroetileno Agua destilada Acrilamida (1,5grs) Disolvente: Agua Iniciador: Persulfato potásico y bisulfito sódico Antes de preparar el gel es necesario asegurarse que pueda ser extraído con facilidad de los tubos de ensayo sin necesidad de romperlos para lo cual utilizaremos un desmoldante que en este caso será una solución al 2%w/v de Diclorometilsilano en 1,1,1- tricloroetileno que luego de impregnar los tubos con esta solución se introducen en una estufa a 80 C hasta que sequen, posteriormente son lavados con agua destilada y nuevamente secados, estando listos de esta manera para su utilización. Para la preparación de la poliacrilamida se disuelven 1,5 de acrilamida en agua y se le agrega 0,24 grs. de cada uno de los iniciadores, se agita hasta homogeneizar la solución. El gel resultante es completamente transparente. 16

17 Experimento # 8 SÍNTESIS DE POLÍMEROS CASEROS Introducción En esta parte vamos a tratar de realizar algunas experiencias muy sencillas y económicas ya que los reactivos involucrados son de uso común. El cambio observado en esta experiencia es debido a que la mayoría de las colas de pegar son de acetato de polivinilo el cual esta formado por moléculas largas y flexibles al mezclar la cola con el borato, al igual que en el caso del alcohol polivinilico ser entrecruza el material lo que hace que las moléculas no puedan fluir con la misma facilidad. Papel absorbente Cucharas de medir Vasos plásticos transparentes Pitillos Goma Blanca Agua Almidón líquido Jabón En un vaso plástico agregue una cucharada de goma blanca y una cucharada de agua, agite bien para mezclar completamente. En otro vaso agregue una cucharada de jabón en polvo y una cucharada de agua, agite bien y mantente agitando la mezcla goma/agua con un pitillo y con ayuda de un compañero debe agregar lentamente la solución con jabón hasta que se forme un globo blanco en el vaso (más o menos la mitad de la solución es necesaria). Remueva el globo y colóquelo entre dos toallas de papel absorbente, presione para eliminar el exceso de líquido, tome el globo entre sus manos y chequee sus propiedades, se estira?, rebota? puede ser moldeado? Experimento # 8b En otro vaso plástico agregue una cucharada de goma blanca y mantenga la agitación con un pitillo, un compañero puede ir agregando lentamente almidón hasta que se forme el globo blanco (más o menos 3 cucharadas de almidón es necesaria). Remueva el globo y colóquelo entre dos toallas de papel absorbente, presione para eliminar el exceso de líquido, tome el globo entre sus manos y chequee sus propiedades, compare las propiedades de ambos polímeros. Realice otro experimento mezclando goma blanca detergente y almidón compare. 17

18 Experimento # 9 PAÑALES DESECHABLES Introducción Todos conocemos de la extraordinaria capacidad de absorción de agua que tiene el polímero (hidrogel) que sirve de relleno a los pañales de los bebés pueden retener "kilos" de orina y seguir pareciendo perfectamente secos. Esto se explica ya que el pañal esta conformado por de sustancias químicas, casi todas sintéticas, distribuidas de diferentes formas. La capa interna está hecha de polipropileno, un plástico de tacto suave. La parte central está hecha de un polvo "súper absorbente" (poliacrilato de sodio, un polímero hidrófilo) combinado con celulosa, además de una capa de fibra que evita que el fluido se remanse en un punto y le obliga a distribuirse por toda la superficie. La capa externa es de polietileno micro poroso, retiene el fluido y deja pasar el vapor. El conjunto se une con puños de polipropileno hidrófobo, con una banda elástica en torno a los muslos para impedir la salida del fluido. El pañal se sujeta al bebé mediante bandas adhesivas. Los poliacrilatos son polímeros súper absorbentes debido a su estructura. En el caso del poliacrilato de sodio, los grupos carboxilato de sodio (- COONa) cuelgan de la cadena principal. Al contacto con el agua se desprenden iones sodio (Na + ) dejando libres grupos negativos (-COO - ). Estos, al estar cargados negativamente, se repelen entre sí, por lo que el polímero se "desenrolla" y absorbe agua. El poliacrilato de sodio es un polímero de masa molecular muy elevada, por lo que no se disuelve sino que gelifica. En este experimento estudiaremos la capacidad de absorción en gramos de agua por cada gramo de polímero. 1 Pañal de buena calidad 1 bolsa plástica con cierre Vasos plásticos Colorante de comida Gotero Cucharas de medida Tijeras Nota. El polvo que hay en los pañales generalmente es poliacrilato de sodio y es altamente irritante a las membranas nasales y ojos. 18

19 Use las tijeras para cortar el papel o plástico que esta alrededor del pañal. Coloque la parte acolchada del medio del pañal dentro de la bolsa plástica y dentro de ella trate de separar con las dos manos el algodón, el papel, y las capas de plástico que lo conforman. Agite la bolsa durante 1 minuto y observe el fondo de la bolsa chequee si hay gránulos blancos y trate de separar ese material del resto de los componentes realmente esos gránulos son los que usaremos. En un vaso de plástico añada agua y 3 gotas de colorante de cocina, agite la mezcla. Coloque unos pocos gránulos pesados (con ayuda de un peso de cocina) en una toalla de papel absorbente y agregue una gota del agua coloreada. Y observe. Continué agregando gota por gota sobre los gránulos y observe que parece que sucede. Cuantas gotas le puede agregar a los gránulos antes de que el agua se extienda sobre el papel absorbente. Ahora conociendo más o menos la cantidad de agua necesaria para que se saturen los gránulos, pese un vaso de plástico y cierta cantidad de gránulos y haga una predicción del número de cucharitas con agua, necesarias para llegar al límite de la saturación. Con esta prueba usted podría estar en la capacidad de seleccionar un pañal con mejores propiedades absorbentes. Prueba agregando aparte unos granos del gel y agrégale NaCl. El NaCl colapsa el gel Las cargas positivas de los metales son atraídas por las cargas negativas del polímero desalojando el agua. 19

20 Experimento # 10 JUGANDO A HACER CIENCIA CON GOMA BLANCA Introducción Generalmente la goma blanca (en algunos casos tiene colorante incluido) son de polivinilacetato (En unos casos contiene alcohol polivinílico y en otros acetato de polivinilo) En ambos casos se trata de un polímero de cadena muy larga y muy flexible esta molécula al mezclarse con borato de sodio (mejor conocido como bórax) sufre un proceso de entrecruzamiento, sus moléculas forman enlaces que sirven de puente entre dos cadenas polivinílicas, ya que los átomos de boro ayudan a que las cadenas del polivinil se entrecrucen y no puedan fluir con la misma facilidad. Formando así un polímero entrecruzado que tiene unas propiedades diferentes al polímero inicial. 1 vaso transparente de plástico 1 agitador de madera 1 pipeta de 5 ml Papel periódico Goma blanca (utilizada en manualidades) Solución de borato de sodio al 8% Nota: Recuerde que el borato de sodio o bórax en solución acuosa pasa a ácido bórico por lo tanto podría suplirlo directamente si logra un balance respecto al la concentración. Coloque el papel periódico en su lugar de trabajo y agregue 50 ml de la goma blanca en un vaso a esa goma agréguele 5 ml de la solución de borato de sodio, agite la mezcla del vaso y observe el proceso inmediatamente al mezclar los componentes. Retire la mezcla del vaso y tómela en sus manos amásela analice su textura, estírelo suave o bruscamente. Déle color a la solución de borato de sodio de moldee su muestra como usted quiera. Pruebe que ocurre al variar la cantidad de borato de sodio. Puedes probar con distintas clases y proporciones de cola blanca y agua y observar que se obtienen sustancias con distintas consistencias y aspecto (unas veces en hilos, otras más pulverulentas, etc.), Prueba a dejar secar durante unos días la bola que habías fabricado. Qué propiedades tiene ahora? También puedes ver qué ocurre cuando sumergimos el polímero obtenido en vinagre. Con algunas marcas de cola se obtiene una sustancia con aspecto de gel muy suave que fluye lentamente. Muy parecido a algunas sustancias que se venden como juguetes de aspecto "asqueroso." 20

21 Experimento # 11 HACIENDO NIEVE CON GOMA BLANCA Introducción Trate de hacer la nieve, aprovechando que la navidad esta muy cerca y esto le ayudaría a darle un toque más creativo a sus arreglos. Utilizando solo bicarbonato de sodio y cola blanca (materiales baratos y fáciles de conseguir) Material al cual vas a colocar la nieve. Papel periódico Goma blanca (utilizada en manualidades) Bicarbonato de sodio La forma de aplicarla es esparciendo con un colador, la cola o goma blanca al material seleccionado y espolvoreando el bicarbonato, también se puede realizar la mezcla de cola blanca diluida ligeramente con agua y bicarbonato de forma que se forme una pasta que luego pueda ser aplicada de la forma deseada. Este último método es preferible si se quiere hacer una capa de nieve gruesa, mientras que el método de espolvorear se puede utilizar cuando se quiera representar una nevada incipiente (aunque sucesivas aplicaciones darán un resultado similar al de la pasta de cola y bicarbonato). No olvides poner nieve en la parte superior del árbol. 21

22 Experimento # 12a TRABAJANDO CON UREA Y FORMALDEHIDO Introducción Hay polímeros muy sencillos que pueden ser realizados mezclando por ejemplo urea y formaldehído, fenol y formaldehído, En el caso del la urea y el formaldehído la reacción involucra condensación entre el nitrógeno nucleofílico de la urea con el carbono carbonílico del formaldehído. Formando el copolímero: Vaso de precipitado de 50 ml Agitador magnético Plancha para agitar Formaldehído H 2 SO 4 Urea Prepare 20 ml de una solución acuosa de formaldehído (10ml de formaldehído) y añada 3 g de urea agite la mezcla y añada unas pocas gotas de H 2 SO 4 concentrado. Un sólido blanco se forma inmediatamente y la reacción es exotérmica. 22

23 Experimento # 12b TRABAJANDO CON FENOL Y FORMALDEHIDO Introducción En el caso del fenol y el formaldehído la polimerización ocurre por la sustitución aromática electrofilica entre las posiciones orto y para del fenol y el formaldehído protonado. El polímero resultante se forma por los puentes metilenos entre las moléculas de fenol y la reacción es: Vaso de precipitado de 50 ml Agitador magnético Plancha para agitar Formaldehído HCl Fenol Ácido acético glacial Prepare 20 ml de una solución acuosa de formaldehído (10ml de formaldehído) y añada 4 g de fenol sólido agite la mezcla y añada 2ml de ácido acético glacial manténgase agitando, añada 10 pocas gotas de HCl concentrado. Un sólido rojo se forma a los pocos minutos. 23

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