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II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS

Colegio Andrés Bello Chiguayante. II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS. Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química. APRENDIZAJES ESPERADOS. Reconocen las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su formación.

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II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS

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  1. Colegio Andrés Bello Chiguayante II UNIDAD: POLIMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química

  2. APRENDIZAJES ESPERADOS • Reconocen las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su formación. • Comprenden cómo ocurre la formación de polímeros a través de reacciones de adición y condensación • Comprenden las propiedades de un plástico y el proceso de vulcanización. • Distinguen propiedades físicas de algunos polímeros de uso común.

  3. DESAFÍO MENTAL Dibuja en el cuaderno nueve puntos. Luego une todos los puntos mediante cuatro líneas rectas, sin levantar el lápiz.

  4. PREGUNTAS PREVIAS • Observa la siguiente estructura molecular del isooctano y, luego, responde: • ¿Cuántos átomos de carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios tiene el isooctano? Primario : cinco Secundario : uno Terciario : uno Cuaternario : uno

  5. PREGUNTAS PREVIAS • Observa la siguiente estructura molecular del isooctano y, luego, responde: ¿Cuál es el nombre oficial, según lo establecido por la IUPAC, para el isooctano? 2,2,4-trimetilpentano

  6. PREGUNTAS PREVIAS • Identifica y escribe los grupos funcionales existentes en la siguiente molécula. Amina Aldehído Carboxilo Hidróxilo Cetona

  7. AUTOEVALUACIÓN • Utilizando las categorías de la tabla superior, asigna un valor a cada descriptor , de acuerdo al nivel de conocimiento que posee.

  8. LOS POLIMEROS

  9. PREGUNTAS • ¿Qué es un polímero? • Son macromoléculas, formadas por la unión covalente de muchas unidades moleculares simples llamadas monómeros y de masas molares superior a los 10000 g/mol.

  10. PREGUNTAS • ¿Qué es un Homopolímero? • Polímeros constituidos por unidades monoméricas iguales.

  11. PREGUNTAS • ¿Qué es una Polimerización? • Reacción que permite la obtención de un polímero a partir de sus monómeros. Existen dos tipos fundamentales: Condensación y Adición.

  12. PREGUNTAS • ¿Qué es un Radical? • Molécula inestable, con gran poder reactivo debido a poseer un electrón desapareado.

  13. PREGUNTAS • Nombra 3 polímeros naturales y el monómero que los constituye:

  14. PREGUNTAS • ¿Qué es un Plásticos? • Polímero capaz de ser moldeado, presentando a intervalos de temperaturas elasticidad y flexibilidad. • Las moléculas pueden ser de origen natural (el caucho) o sintética (nylon).

  15. PREGUNTAS • Describe los dos mecanismos para la síntesis de polímeros: • La polimerización por Adición corresponde a la unión de monómeros si pérdida de átomos. • La polimerización por Condensación corresponde a la unión de los monómeros con pérdida de átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general molécula de agua.

  16. PREGUNTAS • Determina la masa molar de una muestra de polietileno, donde n= 4600 (M.A.C: 12; H: 1). • -(CH2-CH2)-n C: 12 X 2= 24 H: 1 X 4 = 4 28 X 4600 = 128800 + 24 + 6 = 128830 g/mol.

  17. PREGUNTAS • A partir del siguiente listado, cuáles son polímeros naturales y polímeros sintéticos. Polímero Natural Polímero Sintético Polímero Natural Polímero Sintético Polímero Sintético Polímero Sintético Polímero Natural Polímero Sintético

  18. ACTIVIDAD: OBSERVAR Y RESPONDER • Lee y analiza la información que se presenta en la tabla respecto de las propiedades químicas y físicas de tres polímeros constituidos únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. • ¿Qué fuerzas intermoleculares crees que están principalmente involucradas en la estabilidad electrónica de estos tres polímeros? • ¿En cuál de los tres polímeros existe mayor fuerza intermolecular?, ¿por qué? • ¿Por qué el polímero A tiene el mayor punto de fusión? • ¿Por qué el polímero C presenta el menor punto de fusión?

  19. HISTORIA • Afines del siglo XIX aparece por primera vez los polímeros sintéticos como el celuloide. • En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. • El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian FriedrichSchönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa. • El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo HendrikBaekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. • Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli(cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.

  20. HISTORIA • En 1922, el químico alemán HermannStaudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. • En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y HidekiShirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.

  21. POLÍMEROS: ¿QUÉ ES? n n Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen como monómeros. > 20 POLIMERO 4 -20 OLIGOMEROS 1 MONOMERO 2 DIMERO 3 TRIMERO

  22. POLÍMEROS • Todas estas moléculas poseen una masa molecular muy alta, característica por la cual se llaman macromoléculas (de macro = grande). • Están formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi siempre, un patrón determinado. Esta particularidad les confiere el nombre de polímeros, donde cada unidad se conoce como monómero. • Los términos polímero y macromolécula se usan para designar las mismas estructuras químicas.

  23. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

  24. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: COMPOSICIÓN QUÍMICA

  25. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: NATURALEZA QUÍMICA (ORIGEN)

  26. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: ESTRUCTURA DE LA CADENA

  27. ACTIVIDAD: ANALIZAR Y RESPONDER • En el mercado existen dos tipos de polietileno: uno de alta densidad (PEAD) y otro de baja densidad (PEBD). Uno de ellos presenta estructura lineal; el otro, estructura ramificada, con cadenas laterales unidas a la cadena principal carbonada. ¿Qué tipo de polietileno debiera tener una estructura ramificada?, ¿por qué? ¿Qué estructura le confiere resistencia al polímero? Explica. Si quisiéramos fabricar, por ejemplo, bolsas de basura, ¿qué polietileno usarías?, ¿por qué?

  28. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: TIPOS DE MONÓMEROS • COPOLIMERO: Cuando dos tipos diferentes de monómeros están unidos a la misma cadena polimérica. • HOMOPOLÍMERO: Cuando un solo tipo de monómero se repite n veces en la cadena polimétrica

  29. POLÍMEROS

  30. POLÍMEROS DERIVADOS

  31. POLÍMEROS SINTÉTICOS: INORGÁNICOS

  32. POLÍMEROS ORGÁNICOS

  33. APLICACIONES

  34. APLICACIONES

  35. APLICACIONES

  36. APLICACIONES

  37. APLICACIONES

  38. POLÍMEROS SINTÉTICOS • Las fibras son aquellos polímeros de los cuales se pueden obtener hilos finos, como por ejemplo, el nylon. • Los elastómeros son aquellos polímeros que tienen una gran elasticidad, es decir, pueden estirarse varias veces su longitud y luego recuperar su forma, como el neopreno. Nylon Neopreno

  39. POLÍMEROS SINTÉTICOS • Los plásticos son aquellos polímeros que pueden ser moldeados mediante el calor. • Entre los plásticos vemos los termoplásticos, es decir, aquellos que se reblandecen al ser calentados y recuperan su forma al enfriarse y así sucesivamente. Por ejemplo: el polietileno. • Los termoestables son aquellos que, una vez calentados, moldeados y luego enfriados, no se pueden volver a moldear. Por ejemplo: la baquelita. Termoplástico Termoestable

  40. POLÍMEROS SINTÉTICOS • Dentro de los polímeros sintéticos de origen orgánico tenemos el nylon y el polietileno. Polietileno Nylon

  41. POLÍMEROS • Podemos encontrar los polímeros según dos formas de polimerización. • Por adición, es decir, por uniones sucesivas de varias unidades de monómeros, reorganizándose los enlaces que se producen. • Por condensación, o sea, por combinación de moléculas, perdiéndose producto de esta unión agua o alcohol. Adición -CH2-CH2-CH2-CH2- Polietileno Condensación Poliéster

  42. POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN

  43. MECANISMO • Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H+ (reactivo iniciador) ataca los electrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono. En esta reacción se genera un ion carbonio o carbocatión (especie deficiente en electrones).

  44. MECANISMO • El ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad electrónica) de otra molécula de propileno, formando un nuevo ion carbonio, y así sucesivamente se va alargando la cadena y el polímero sigue creciendo.

  45. MECANISMO • La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el ion carbonio y el anión. • Polipropileno, polietileno, poliestireno, policloruro de vinilo (PVC), etc.

  46. POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN • En las polimerizaciones de condensación, dos monómeros reaccionan para formar un dímero, el que, a su vez, puede seguir reaccionando (por ambos extremos) con otras moléculas, alargando así indefinidamente la cadena del polímero. Algunos polímeros sintetizados por este método son: poliamidas, poliésteres, siliconas y resinas. • Nylon, Kevlar, Silicona, Baquelita, etc.

  47. DIFICULTADES • Al contrario de los polímeros naturales, los polímeros sintéticos no son biodegradables o, de serlo, se demorarían muchísimos años. • Una bolsa de polietileno podría demorar 150 años en degradarse. • Un vaso de polipropileno podría demorar 1000 años. • Esto conlleva una posible acumulación de desechos tóxicos en nuestro planeta y, por consiguiente, un aumento del deterioro medioambiental.

  48. ACTIVIDAD • ¿Qué es un monómero? • ¿Cómo se unen los monómeros para formar un polímero? • ¿Qué es un Copolímero? • Si A y B corresponden a monómeros diferentes que tipo de polímeros corresponden las siguientes estructuras: • -A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B- • -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B- • -A-B-B-A-B-A-A-A-B-A-B-B- • -B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-

  49. ACTIVIDAD: COMPLETAR

  50. Colegio Andrés Bello Chiguayante Muchas Gracias Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química

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