POLIMEROSproductividad.cimav.edu.mx/productividad/adjuntos/libros...Equipo del Módulo El Mundo de...

POLIMEROS

Northwestern University Evanston, ILwww.materialsworldmodules.org .

Publicado por

Módulos El Mundo de los Materiales

Equipo del Módulo El Mundode los Materiales

AutoresJennifer K. Cocson,Carol L. Colby,Keith E. Miller,Prof. SonBinh T. Nguyen,

Northwestern UniversityLyons Township High SchoolNorthwestern University

Northwestern University

Programa MWM

Director

Desarrollo del Módulo

Consultora de Educación

Distribución del Módulo

Prof. Robert P. H. Chang

Matthew Hsu

Barbara J. Pelligrini

Anne Muller

Este proyecto fue financiado en parte, por la

Las opiniones expresadas en este documento sonpropias de los autores y no necesariamente son las

de la Fundación

National Science Foundation

Maestra de QuímicaEvanston Township High SchoolEvanston, Illinois

Maestro de QuímicaNiles West High SchoolSkokie, Illinois

Maestro de Biología y QuímicaNew Trier High SchoolWinnetka, Illinois

Maestro de Química retiradoEvanston Township High SchoolEvanston, Illinois

Renee DeWald

Howard Fogel

David S. Goodspeed

Douglas Halsted

Pruebas de Campo y Revisores

Maestra de QuímicaSullivan High SchoolChicago, Illinois

Maestro de QuímicaSchaumburg High SchoolSchaumburg, Illinois

Maestra de QuímicaSchaumburg High SchoolSchaumburg, Illinois

Tamara V. Shibayama

Ken Turner

Tara Wiegand

Diseño del Producto

Elizabeth Kaplan

Maria Mariottini

Alice Storti

Patricia Parra

Mary E. Goljenboom

Paula Lang

Editor de Series

Diseño Gráfico de Series

Editora del Módulo

Diseño Gráfico del Módulo

Editora de Fotografía

Producción

Derechos de Autor © 1999Northwestern University.Todos los derechos reservados. Este trabajo no puedereproducirse o transmitirse en ninguna forma o por ningúnmedio electrónico o mecánico, incluyendo fotocopias ograbaciones o por ningún sistema de almacenamientoo reproducción sin la previa autorización escrita de laNorthwestern University, a menos que esareproducción esté permitida expresamente por lasleyes federales del derecho de autor.Dirección para solicitudes:Materials World Modules,Northwestern University,2220 Campus DriveEvanston, IL 60208-2610

Programa Módulos El Mundo de los Materiales México

Traducción, Adaptación e InstrucciónCentro de Investigación en MaterialesAvanzados, S.C.

Programa Financiado por la Secretaría deEducación, Cultura y Deporte del Gobiernodel Estado de Chihuahua. Edición 2014-2015

Coordinador TécnicoLuis Fuentes Cobas

Titular del Módulo de Polímeros

Adriana Ramos Palomino

José Martín Herrera Ramírez

Amando Zaragoza ContrerasAntonino Pérez HernándezFrancisco Espinosa MagañaMaria Elena Montero CabreraLorena Alvarez ContrerasRoberto Martínez SánchezSión Federico Olive Méndez

Edición del Módulo

Pablo Espinoza FloresSecretario de Educación, Cultura yDeporte

Director de Educación Media Superiory Superior

Salomón Maloof ArzolaSecretario Técnico de la CEPPEMS(Comisión Estatal para la Planeación yProgramación de la Educación Media Superior)

Victor Hugo López de Lara ChávezSupervisor Operativo del Proyecto

Horacio Echavarría González

Ricardo Cervantes Sixtos

Subsecretario de Educación, Cultura yDeporte

Centro de Investigación enMateriales Avanzados, S.C.

Juan Méndez NonellDirector General

Erasmo Orrantia BorundaDirector Académico

ContenidoIntroducción al Módulo de Polímeros:

1

2

2

3

3

4

5

4

5

1

2

Actividades

Glosario

Créditos

Cambiando Pellets de Polímero

Introducción: Polímeros en Nuestras Vidas

Expansión de los Conceptos

Cazando Productos PoliméricosExpansión de los Conceptos




Introducción: Viscosidad

Introducción: Películas de Polímero

Introducción: Pinturas

Comparando la Viscosidad de Líquidos

Probando la Resistencia de Diferentes Películas de Polímero

Midiendo la Absorción de Agua de Diferentes Películas de Polímero

1

68

4

11

131521

232533

343642

45

50

55

58

iv

Proyectos de Diseño

Diseño de un Sensor de Humedad

Diseño de un Nuevo Producto de Polímero

Y luego, ¿qué son

Todode algo.está hecho

L amamos Materialesl a aquéllo de loque están hechas las cosas

Los polímeros se encuentranen la mayoría de losproductos que usamos en lavida diaria.

El hombre ha experimentado con los materialesdesde tiempos prehistóricos.Al principio, las herramientas se hacían de piedra,posteriormente, el hombre aprendió la minería yel forjado de los metales para la fabricación de heramientas másversátiles y durables.

Hoy en día, científicos e ingenierosdedican tiempo y esfuerzo alestudio y desarrollo de nuevos y mejores

materiales orientados a diversospropósitos.

IV

Conceptos

detrás de los

POLIMEROS

los Módulos El Mundo delos Materiales?

Tú eres el científico.Cuéntanos de tu é[email protected]

Actividades

Proyectos de Diseño

Con este módulo, tú harás tus propias preguntas y encontrarás tus propiasrespuestas acerca de los polímeros. Usa las actividades para aprendersobre algunas propiedades de los polímeros. Habla con tus compañerosde clase acerca de lo que aprendiste.

Una vez que sepas algo de los polímeros, utilizarás lo que has aprendido delas actividades para diseñar tu propio producto polimérico. También probarásel producto. ¿Tiene las propiedades adecuadas? ¿Tu producto funcionará dela forma que tú quieres?

Polímeros. ¿Qué son?¿Dónde los puedes encontrar?¿Cómo son utilizados?

Toda la vida es unexperimento. Entremás experimentoshagas, mejorRalph Waldo Emerson,Escritor americano

V

ACTIVIDAD

1Cambiando Pellets de Polímero

Esta actividad te ayudará a comprender cómo trabajan lospellets de polímero. Pero primero lee todo el procedimiento.Predice lo que sucederá con los pellets cuando sean colocadosen agua simple. Para ayudarte a hacer tu predicción, piensa encómo son utilizados los pellets. Luego predice cómo cambiaránlos pellets cuando enseguida sean colocados en agua salada.Registra tus predicciones en una tabla.

Predicciones

Si alguna vez has ayudado a regar el jardín, sabes lo importanteque es dar a las plantas agua suficiente. El riego frecuente, sinembargo, no es un uso eficiente del agua dado que la mayoría esdesperdiciada al dejarla correr o mediante la evaporación.Recientemente, los científicos han desarrollado pellets sintéticosllamados “Soil Moist”, que cuando se mezclan con la tierrapueden proveer a las plantas un suministro constante de agua.Los pellets están hechos de un polímero – una molecula decadena gigante que consiste de unidades repetitivas. ¿Cómotrabajan los pellets de polímero? ¿Qué les sucede a los pelletscuando son añadidos a la tierra?

Haz una tabla de datos para registrar:�

�

�

�

Predicciones acerca de cómo cambiarán los pellets depolímero cuando sean colocados en agua simple y enagua salada.Observaciones y masas de las muestras de pellets antes ydespués de sumergirlas en agua simpleObservaciones y masa de la muestra re-sumergida enagua simpleObservaciones y masa de la muestra sumergidas en aguasalada

Piensa en estas preguntasmientras realizas la actividad:Cómo cambian los pelletscuando son colocados enagua simple?Qué causa este cambio?Cómo afecta el agua saladaa los pellets?Por qué sucede esto?

Cómo podría ser útil elcambo físico de un polímerosumergido en agua, paraciertas aplicaciones?

¿

¿¿

¿

onexión con el diseño

1Actividad 1 Cambiando Pellets de Polímero

Reúne estos materiales:

Procedimiento, Datos y Observaciones

1.

2.

3.

4.

5.

Pellets de polímero Probeta graduada

Espátula Agua

Balanza Cronómetro

Papel de pesaje Toallas de papel

3 vasos de precipitados Agua saturada de sal

Crayón Papel filtro

Prepara 2 muestras de 0.5 g de pellets de polímero. Registrala masa de las muestras. Observa las muestras y registra tusobservaciones. Coloca por separado cada muestra en un vasode precipitados. Etiqueta los vasos A y B para que puedas darseguimiento a las muestras mientras realizas los siguientespasos.Añade 10 ml de agua simple a cada vaso de precipitados.Permite que las mezclas reposen por 10 minutos. Registra tusobservaciones de cada muestra.Saca las muestras de los vasos de precipitados y sécalas conuna toalla de papel. Asegúrate de no perder ningún pellet.Mide y registra la masa de cada muestra. Luego pon otra vezlas muestras en los vasos.Para comparar lo que sucede con los pellets en agua simple yen agua salada, añade simultáneamente 10 ml de aguasimple a la muestra A y 10 ml de agua saturada de sal a lamuestra B. Permite que las mezclas reposen por 10 minutos.Registra tus observaciones de cada muestra.Filtra cualquier líquido sobrante de los vasos, para que tusmuestras sean más fáciles de manipular. Seca las muestrascon una toalla de papel. Mide y registra la masa de cadamuestra. Tira en los pellets de polímero.

no deseches ningún pellet en los fregaderosporque podrían taparse las tuberías.

• •• •• •• •• •• •

la basuraPrecaución:

Polímeros2

Interpretación de Datos

Reflexiones

Poniendo todo Junto

1.

2.

3.

4.

1.

2.

Me pregunto

¿Cómo cambiaron los pellets cuando fueron inicialmentecolocados en agua simple? ¿Qué causó este cambio?¿Cómo afectó el agua salada los pellets? Proporcionaevidencia experimental para tu respuesta.

¿Por qué fue importante en el paso 4 colocar una de lasmuestras en agua simple?Compara tus predicciones con los resultados de estaactividad. ¿Te sorprendiste de algunos de los resultados?Explica.

¿Por qué el agua simple y el agua salada afectan los pelletsde polímero de diferente forma?¿Qué crees que esté sucediendo a nivel molecular?

Basado en tus observaciones durante la actividad, explicacómo la adición de los pellets a la tierra podría proveer a lasplantas un suministro continuo de agua.

Describe otras posibles aplicaciones de un polímero que puedeabsorber agua.

¿Qué nuevas preguntas tienes acerca de las propiedades deabsorción de los polímeros o de los polímeros en general?Escribe tres o más preguntas a las cuales quisieras encontrarrespuesta. Argumenta por qué quieres saber la respuesta decada una.

HaciendoaprendemosGeorge Herbert,poeta inglés



Los pellets con los quetrabajaste en la actividad estánhechos de un polímerosintético llamado gel depoliacrilamida.Cuando se colocan en agua,los pellets pueden absorberagua más de 200 veces supeso. Algunos otros materialespoliméricos que usamos adiario, como toallas de papely esponjas plásticas, tambiénabsorben bien el agua. ¿Porqué esos materiales son tanbuenos para absorber elagua? Esto es porque laslargas cadenas poliméricas delos materiales estánreticuladas, lo cual significaque las cadenas adyacentesestán conectadas entre símediante enlaces químicos,como se muestra en lailustración. Las cadenasreticuladas forman una redtridimensional decompartimentos, o poros,similares a los que se ven enuna esponja.Cuando el polímero escolocado en agua, lasmoléculas de agua entran en

los poros y los llenan. Debidoa que las paredes de los porosson flexibles, el agua empujalas paredes y causa que elpolímero se expanda, como semuestra arriba.No todos los polímerosreticulados absorben bien elagua. Por ejemplo las ligas ylas barras de cocina noabsorben mucha agua,aunque también están hechasde polímeros reticuladoscomo los pellets con los quetrabajaste. ¿Por qué algunospolímeros reticuladosabsorben agua mientras queotros no? La respuesta yace enlos tipos de moléculasrepetitivas – llamadasmonómeros – que conformanlas cadenas poliméricas.Los polímeros reticulados queabsorben bien el agua estánhechos de monómeros polares– una parte de la molécula delmonómero tiene una ligeracarga positiva y otra partetiene una ligera carganegativa. El agua también esuna molécula polar. Sus dosátomos de hidrógeno tienen

una ligera carga positiva y suátomo de oxígeno tiene unaligera carga negativa. Debidoa que las cargas opuestas seatraen, las partes positivas delas moléculas del agua sonatraídas a las partes negativasde las moléculas del polímeroy viceversa, como se muestraen la ilustración de la siguientepágina. Son estas atraccioneslas que causan que lospolímeros absorban el agua.En contraste, los polímerosreticulados que absorben pocaagua, están hechasprincipalmente de monómerosno polares y por lo tanto noatraen a las moléculas deagua.Un polímero que estáexpandido con aguaabsorbida se contraerácuando, bajo ciertascondiciones, las moléculas deagua difundan fuera delpolímero. La difusión es elmovimiento de moléculas deun área de relativamente altaconcentración a un área derelativamente bajaconcentración.

¿Por qué lospellets depolímero conlos quetrabajaste en

la actividad absorben agua?¿Por qué la sal afecta suabsorción de agua? Lee elsiguiente artículo paraaveriguarlo.

CONCEPTOS

Expansiónen los

Polímero reticulado sin expandir sin aguadentro de sus poros.

Polímero reticulado expandido, con aguadentro de sus poros.

4 Polímeros

Poro

Poro

Cadenas Poliméricas

Monómero

Molécula de Agua

Retículo

En la actividad, cuando túagregaste agua saturadade sal al vaso deprecipitados con pellets depolímero expandidos, lasmoléculas de aguasalieron de los pellets(donde la concentraciónde agua era más alta)hacia el agua salada(donde la concentraciónde agua era más baja).Este movimiento demoléculas de agua

disminuyó la cantidad de aguaen los pellets, causando quese contrajeran.Cuando se añaden a la tierra,¿cómo proveen los pellets depolímero un suministrocontinuo de agua a lasplantas? Después de quellueve o después de que lasplantas son regadas, laconcentración de agua en latierra es mayor que laconcentración de agua dentrode los pellets.

El agua que no ha sidoabsorbida por las raíces de lasplantas difunde de la tierra hacialos pellets, lo cual causa queéstos se expandan. Conforme latierra comienza a secarse, ladifusión ocurre de nuevo, peroesta vez en la dirección opuesta.El agua sale de los pelletsexpandidos hacia la tierra seca,causando que los pellets secontraigan y suministren aguapara que las plantas laabsorban. Los pellets continúanexpandiéndose y contrayéndosemientras la cantidad de agua enla tierra cambie.

Estos pellets de polímero “Soil Moist” proveen unsuministro continuo de agua a las raíces de laplanta.

Cuando la tierra está mojada, el agua extra que no logren tomarlas raíces de las plantas se difunde hacia los pellets de polímero.

TIERRA MOJADATIERRA SECA

Cuando la tierra está seca, el agua se difunde fuera de los pelletsde polímero, proveyendo agua a las raíces de las plantas.


Agua

Agua Agua

AguaAgua

Agua

Agua

Agua

Agua

Agua

Agua

Pellet de polímeroPellet de polímero

Retículo

2INTRODUCCION

En la Actividad 1 aprendiste acerca de un polímerosintético que es utilizado para suministrar agua a lasplantas. Los polímeros tanto naturales como sintéticos,son encontrados en una amplia variedad de productosque tienen diferentes usos.

Piensa en tu desayuno de esta mañana. Muchos de los artículosen tu mesa estaban hechos de polímeros. Por ejemplo, el pantostado está hecho de almidón, un polímero natural. Los huevosy la carne mayormente están hechos de proteína, otro polímeronatural. Un vaso de plástico para beber está hecho de unpolímero sintético llamado polietileno. Los polímeros están anuestro alrededor. Además de estar en la comida que ingerimos,ellos son utilizados en comunicación (cables, discos compactos),medicina (cápsulas, articulaciones artificiales), transporte (llantas,ventanas de aeronaves), construcción (madera, pintura) y ropa(telas, zapatos). Incluso nuestros cuerpos (pelo, músculos) estánhechos de polímeros.

Polímeros en Nuestras Vidas

Los polímeros sonmoléculas de cadenalarga hechas depequeñas moléculasrepetitivas llamadas

monómeros. Los polímeros se encuentranen la mayoría de los productos que usamoscada día.

Todos los polímeros están hechos de moléculas repetitivasllamadas monómeros, que están unidas ente sí. Los polímerosnaturales se clasifican por los monómeros que los componen.Por ejemplo, carbohidratos complejos, como el almidón y lacelulosa, son polímeros hechos de cientos de moléculas deazúcar enlazadas. El ADN es un polímero de cadenahecho de monómeros llamados nucleótidos. Las proteínas estánhechas de monómeros de aminoácidos.

doble

6 Polímeros

Conceptos

detrás de los

POLIMEROS

Los polímeros sintéticos se clasifican de acuerdo a suspropiedades y usos. Plásticos, hules, fibras, adhesivos yrecubrimientos son categorías comunes de polímerossintéticos. Los nombres científicos de muchos polímerossintéticos se derivan de sus monómeros constituyentes. Porejemplo, el polietileno consiste de miles de moléculas deetileno unidas entre sí. Es el polímero sintético más comúnutilizado en la actualidad, con aproximadamente 12 billonesde kilogramos (alrededor de 26 billones de libras) producidoscada año en EUA. El polietileno es utilizado para hacer bolsasde basura, botellas “apachurrables”, pañales desechables ymuchos otros productos. Algunos otros polímeros sintéticos sonnombrados por el tipo de enlace químico entre susmonómeros. Por ejemplo, los enlaces de éster enlazan losmonómeros en los poliésteres, los cuales son utilizados enropa, alfombras, películas fotográficas y discos compactos. Latabla enlista los nombres de algunos polímeros sintéticos y sususos.

7Actividad 2 Cazando Productos Poliméricos

Productos de Polímeros

Paraguas de Nylon

Globo de látex

Disco compacto hecho de policarbonato

Envases hechos de polietileno de altadensidad

Nombre del polímero Uso del polímero

Polietileno de alta densidad(HDPE)

Contenedores para leche, detergentes y limpiadores delhogar; vajilla; cajas; bolsas de supermercado

Polietileno de baja densidad(LDPE)

Empaque de comida; botellas “apachurrables”; juguetes;vajilla; pañales desechables; bolsas de basura y detintorería

Poliestireno(PS)

Vasos, platos y cubiertos desechables; materiales deembalaje; cartones de huevo; charolas de carne;hieleras.

Polipropileno(PP)

Partes de aparatos y automóvil; biberones; cuerdas;alfombras para interior-exterior.

Policloruro de vinilo(PVC)

Tuberías de agua; mangueras de jardín; recubrimientospara casa; pisos; piel artificial

Polietilentereftalato(PET o PETE)

Botellas para bebidas; bolsas para alimentos cocidos;cinta magnética.

Nylon Cuerdas; calcetería, textiles, cuerdas de llantas

Limpiar nuestra recámara puede ser un reto. Los libros, ropa,equipo deportivo y discos compactos, todos necesitan sercolocados en su lugar. Aunque los objetos del cuarto lucenmuy diferentes y tienen diferentes usos, la mayoría de ellostienen una cosa en común. Están hechos de polímeros.

Ahora que ya sabes lo que son los polímeros, ¿cuántosproductos de polímero puedes encontrar en una recámara detu casa o en tu escuela? ¿La mayoría de estos productos estánhechos de polímeros naturales o sintéticos?

Nombres de productos que pienses que estén hechos depolímerosCómo es utilizado cada producto

Tipo de polímero (natural o sintético) delque está hecho cada productoNombre del polímero, si lo conoces

Propiedades físicas del polímero

Haz una tabla de datos para registrar:�

�

�

�

�

ACTIVIDAD

2

Piensa en estas preguntasmientras realizas laactividad:

Cuáles son algunospolímeros naturales quepuedes encontrar en lacasa o en la escuela?¿Polímeros sintéticos?Son ciertos productos depolímero más probablesde estar hechos depolímeros naturales opolímeros sintéticos?Cómo varían laspropiedades de lospolímeros?

¿Por qué podría alguienelegir hacer un producto depolímero, en vez de hacerlode otro material como metalo vidrio?

¿

¿

¿

Cazando ProductosPoliméricos


8 Polímeros

Elige una recámara en la que buscarás productos depolímero. Enlista en tu tabla de datos todos los productosde la que pienses que están hechos depolímeros. Puedes utilizar la información de la Introducciónpara ayudarte a decidir. Describe en la tabla cómo esutilizado cada producto.Junto a cada producto enlistado, escribe si el polímero esnatural o sintético. Si es posible, identifica al polímero porsu nombre. En los productos reciclables que han sidofabricados con polímeros sintéticos, usualmente hay uncódigo de reciclado numérico que corresponde a unpolímero. Usa la tabla de abajo para identificar lospolímeros de tu lista que son productos reciclables.Para cada producto enlistado en tu tabla, describe laspropiedades físicas, tales como resistencia, flexibilidad ytextura del polímero.Reúnete con los otros miembros de tu equipo. Comparenel número de los productos de polímero que cada uno deustedes encontraron y discutan cómo identificaron quecada producto estaba hecho de un polímero.


1.

2.

3.

4.

recámara


Código dereciclado

Nombre del polímero

Polietilentereftalato (PET o PETE)

Polietileno de alta densidad (HDPE)

Policloruro de vinilo (PVC)

Polietileno de baja densidad (LDPE)

Poliprolileno (PP)

Poliestireno (PS)

Otros plásticos

¿Cómo variaron las propiedades de los polímeros queencontraste?Describe cualquier diferencia o similitud en la forma enque los polímeros naturales y sintéticos fueron utilizados.¿Qué polímero sintético encontraste con más frecuencia?¿Por qué piensas que este polímero es tan frecuente?

¿Alguno de tus compañeros no estuvo de acuerdo contigoacerca de si un producto particular estaba hecho depolímero? Describe el producto y di por qué no estuvieronde acuerdo.¿Cuáles son tus impresiones acerca del número deproductos de polímero que encontraste?

¿Por qué piensas que diferentes polímeros tienendiferentes propiedades?¿Cómo podrían determinar las propiedades de unpolímero la forma en que es utilizado?Menciona cinco productos que estén hechos conpolímeros sintéticos. ¿Qué materiales podrían haberutilizado las personas hace 75 años para hacer esosproductos, en lugar de los polímeros sintéticos? ¿Cuálpodría ser una ventaja de hacer cada producto de unpolímero sintético? ¿Una desventaja?

¿Qué otros usos puedes pensar para alguno de lospolímeros que encontraste en la cacería?

¿Qué nuevas preguntas tienes acerca de los usos depolímeros? Escribe tres o más preguntas y da una razón porla que quisieras conocer la respuesta de cada una.


Poniendo todo Junto

1.

2.

3.

Reflexiones

4.

5.

1.

2.

3.

Me pregunto

El valor de unacosa es lacantidad detrabajo que suposesiónahorrará alposeedor

Henry George,economista americano

10 Polímeros


Como hasobservadoen tucacería,

diferentes polímeros tienendiferentes propiedades. Porejemplo, algunos polímerosson flexibles, mientras queotros son rígidos. Lee abajopara aprender algunas razonesde estas diferencias. ¿Cómo secomparan con las razones quesugeriste?

¿Qué diferencias hay entre unabolsa de tintorería y un recipientede leche de plástico? Podríasdecir que la bolsa es delgada,transparente y flexible. Elrecipiente de leche es grueso,translucido y algo rígido. Sinembargo, ambos objetos estánhechos del polímero polietileno.Por consiguiente, ¿qué es lo quecuenta para estas diferencias? Larespuesta está en el arreglo delas cadenas del polietileno de losobjetos.

El polietileno se forma cuandomiles de monómeros de etilenoson unidos en un tipo dereacción química llamadareacción de polimerización deadición. La reacción produce unacadena de polietileno lineal ylarga. Debido a que sonrelativamente rectas, las cadenasde polietileno lineal puedenempaquetarse muyestrechamente, como se muestraen la ilustración de la derecha.

El polietileno de altadensidad (HDPE) es unpolímero que contieneregiones de cadenas depolietileno empaquetadasestrechamente. Este arreglocristalino de las cadenas haceal HDPE fuerte y rígido. Losrecipientes de leche, asícomo cubetas y bolsas desupermercado, son ejemplosde productos hechos deHDPE.

Cuando los monómeros deetileno son calentados a200°C (392°F) a alta presión,ellos forman cadenas depolietileno ramificadas.

Como puedes ver en lailustración, las ramificacionesevitan que las cadenas seempaquen estrechamente. Elpolietileno de baja densidad(LDPE), el cual tiene muchoespacio vacío entre suscadenas, está formado porcadenas de polietilenoramificadas. Debido a subaja densidad, el LDPE esmás flexible y más débil queel HDPE. El LDPE es utilizadopara hacer bolsas detintorería, plástico paraenvolver alimentos y botellasapachurrables.

CONCEPTOS

Expansiónen los

Cadena de polietileno

Unidad etileno


Polietileno Lineal Polietileno Ramificado

Unidadetileno

Unidadetileno

Finalmente, un tercer tipo depolietileno es formado porcadenas de polietilenoadyacentes químicamentereticuladas. El polímero enforma de red resultante,mostrado arriba, es llamadopolietileno reticulado (CLPE).Los retículos hacen al CLPEincluso más rígido y fuerteque un HDPE. Por ejemplo, elCLPE es utilizado para hacertuberías de agua caliente ycontenedores paraalmacenar reactivos químicoscorrosivos.

Las propiedades de lospolímeros son afectadas nosolamente por el arreglo desus cadenas, sino tambiénpor sus monómerosconstituyentes. Observa elmonómero de etileno deabajo. Reemplazando un soloátomo en la molécula deletileno se produce undiferente tipo de monómero.Por ejemplo, reemplazandouno de los átomos dehidrógeno del etileno por unátomo de cloro se produceun monómero llamadocloruro de vinilo. Cuando lasmoléculas de cloruro devinilo son enlazadas enreacciones de adición, seforma el polímero policlorurode vinilo o PVC. Laspropiedades del PVC sondiferentes de las delpolietileno porque sumonómero es diferente. El

PVC es fuerte y resistente a laabrasión. Es utilizado enproductos que necesitan serduraderos, tales comotuberías, pisos yrevestimientos de casas.El poliestireno y elpolipropileno (tambiénllamado polipropeno) sonotros dos polímeros queestán hechos de monómerossimilares al etileno – estirenoy propileno (propeno),respectivamente. Elpoliestireno es ligero y frágil.Los vasos de unicel ycubiertos de plásticodesechables están hechos depoliestireno. El polipropilenoes duro, fuerte y resistente alcalor y a reactivos químicos.Es utilizado, por ejemplo,para hacer partes deaparatos y automóviles ybiberones.

Etileno Cloruro de vinilo Estireno Propileno

12 Polímeros

Polietileno reticulado

Ejemplos de monómeros

Unidadetileno

Retículo

INTRODUCCION

3En la Actividad 2, descubriste que los polímeros tienen variaspropiedades. En esta actividad, te enfocarás en una de esaspropiedades: viscosidad.

Las recetas de comida a menudo requieren almidón de maíz

(“Maizena”) o harina para espesar salsas o hacerlas más

viscosas. Viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir.

Entre más viscoso es un líquido, más tarda en fluir y un objeto

tarda más en moverse a través de él. Por ejemplo, la miel

tiene una viscosidad alta, mientras que la viscosidad del agua

es baja. Si tú dejaras caer un trozo de mármol en un vaso de

agua, el mármol se movería rápidamente a través del agua.

El mármol se movería lentamente a través de un frasco de

miel.

Midiendo el tiempo que tarda un objeto en moverse a través

de un líquido, es una manera efectiva de comparar la

viscosidad de diferentes líquidos. Sin embargo, este método

solamente compara la viscosidad de líquidos cualitativamente.

En la industria, instrumentos llamados viscosímetros

son utilizados para comparar la viscosidad de

líquidos cuantitativamente. En general, estos

equipos miden qué tan rápido un líquido fluye a

través de una longitud o espacio calibrados.

Luego el tiempo del flujo del líquido es convertido a

un valor de viscosidad, usando ecuaciones

matemáticas. Los viscosímetros son utilizados

para medir la viscosidad de aceites de motor, los

cuales normalmente están asignados a un grado

de viscosidad de 5 a 50 – un sistema designado

por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE,

por sus siglas en inglés). En general, entre más

alto es el número, más viscoso es el aceite. Los

aceites de motor de un solo grado son lubricantes

La miel es un líquido viscoso.

Viscosidad

La viscosidad es la resistencia de un

líquido a fluir. Los polímeros pueden

ser añadidos a los líquidos para

hacerlos más viscosos.

13Actividad 3 Comparando la Viscosidad de Líquidos

Conceptos

detrás de los

POLIMEROS

efectivos solamente en un rango pequeño de temperaturas. Porejemplo, un aceite para motor con un grado de viscosidad SAE10W (la W viene de invierno en inglés) es un buen lubricante abajas temperaturas, mientras que un aceite para motor SAE 40es utilizado como un lubricante para altas temperaturas. Sinembargo, la temperatura de un motor de carro puede cambiaren pocos segundos de la temperatura ambiente (o debajo decero en un día frío) a 100°C (212°F) o más después de que elmotor es arrancado. Un aceite de motor monogrado de bajaviscosidad que es útil como lubricante a bajas temperaturas, talcomo el SAE 10W, típicamente se hace demasiado delgado aaltas temperaturas y sufre una degradación de su viscosidad, locual significa que ya no lubrica el motor efectivamente. Por otraparte, un aceite de motor de alta viscosidad para altastemperaturas, tal como el SAE 40, puede ser muy espeso a bajastemperaturas, evitando que el motor encienda. Para corregir esteproblema, se han desarrollado aceites de motor multigrado quemantienen la viscosidad estable con los cambios de temperaturadel motor. Por ejemplo, el aceite de motor multigrado SAE 10W-40 tiene la viscosidad de un aceite de motor SAE 10W a -18°C(0°F) y la viscosidad de un aceite de motor SAE 40 a 99°C(210°F).Los aceites de motor multigrado son fabricados al añadir ciertos

polímeros, llamados modificadores de viscosidad, aaceites de motor monogrado que normalmente sedegradarían a altas temperaturas. Conforme latemperatura del motor se incrementa y el aceitecomienza a adelgazarse, los polímeros, los cuales sontípicamente moléculas enrolladas en forma de estrellao de cadenas largas, empiezan a desenrollarsedebido al incremento de energía cinética. Lospolímeros expandidos se frotan uno al otro a medidaque se deslizan, produciendo fricción que provoca unincremento global de la viscosidad del aceite demotor. Este efecto contrarresta la disminución de

viscosidad que sufre el aceite debido a la alta temperatura delmotor. El resultado es un aceite de motor que tiene unaviscosidad bastante estable por encima de un amplio rango detemperatura.

14 Polímeros

Diferentes grados de aceite de motor

ACTIVIDAD

3

¿Alguna vez has esperado a que la cátsup llegue a tuhamburguesa? ¿Alguna vez has apretado una botella deshampoo para que éste salga? Si es así, tú has experimentadolos efectos de una alta viscosidad – la altaresistencia de un líquido al fluir.¿Qué otros líquidospuedes pensar quesean altamenteviscosos? ¿Por quéalgunos

líquidos son más viscosos que otros? ¿Puede ser una sustanciatan viscosa que no fluya nada?

¿Qué tipo de polímeros identificaste en la Actividad 2, sólidos,líquidos o gases? La mayoría de ellos fueron probablementesólidos. ¿Por qué los polímeros son usualmente sólidos? Estaparte de la actividad te ayudará a responder la pregunta.

Observando el efecto del peso molecular sobre la

viscosidad.

Comparando la Viscosidad

de Líquidos

Parte A

Piensa en estas preguntasconforme realizas laActividad:

Cómo puedes decir si unlíquido es más viscoso queotro?Por qué los líquidos varíanen viscosidad?

¿Cómo afecta la viscosidadde los polímeros la forma enla que pueden ser utilizados?

¿

¿



Tu maestro te dará tres viales sellados, cada uno estará lleno conun líquido diferente. La tabla muestra los nombres de loslíquidos, sus estructuras químicas y sus pesos moleculares. ¿Cuállíquido piensas que es el más viscoso? ¿El menos viscoso?Registra tus predicciones y razones.

Predicciones

Haz una tabla de datos con espacio para registrar:


Nota de Seguridad:

�

�

�

Predicciones acerca de la viscosidad de los líquidos y tusrazones de las prediccionesObservaciones de los líquidosLa cantidad de tiempo que tarda la burbuja en moverse através de cada líquido

No abras los viales que contienen loslíquidos. El metanol es tóxico si es inhalado. El metanol y eletilenglicol son tóxicos si se ingieren.

Examina el líquido de cada vial sin mover el vial. Registra tusobservaciones.Voltea uno de los viales. Usando un cronómetro, registracuánto tiempo le toma a la burbuja de aire moverse al ladoopuesto del vial.Repite el paso 2 para cada uno de los otros dos viales.

1.

2.

3.

16 Polímeros

La recompensade una cosabien hecha, eshaberla hecha

Ralph Waldo Emerson,Escritor americano

Nombre del líquido Estructura químicaPeso molecular

(uma)

Metanol CH3OH 32

Etilenglicol HOCH2CH2OH 62

Glicerol HOCH2CH(OH)CH2OH 92

¿Cuál es el orden de viscosidad de los tres líquidos? ¿Enqué evidencia basas tu respuesta?¿Cómo se relaciona la viscosidad de los líquidos con supeso molecular?¿Qué predicción harías acerca de la viscosidad de unlíquido que tienen una estructura química similar a loslíquidos con los que trabajaste en la actividad pero quetienen un peso molecular mayor de 92 uma?

¿Cómo se compara tu rango de viscosidad predicha con elrango de viscosidad real? Da posibles razones sobrecualquier diferencia entre tus rangos predichos y los reales.

Si la mayoría de los polímeros son sólidos, ¿cómo es que sontransformados en productos con diferentes formas y tamaños?Por ejemplo, ¿cómo pueden los diminutos pellets de polímeroser transformados en largas y delgadas hojas? Una forma esdisolver el polímero sólido en un solvente para formar unasolución de polímero. Disuelto en solvente, un polímero es másfácil trabajarlo y su forma más fácil de cambiar. Por ejemplo,una solución de polímero puede ser extendida, o moldeada,sobre cualquier superficie. Cuando el solvente se evapora de lasolución, el polímero sólido se queda en la superficie,formando una delgada capa que tiene la forma de lasuperficie.

En esta parte de la actividad, trabajarás con soluciones de unpolímero llamado poliacetato de vinilo. La estructura químicadel poliacetato de vinilo es mostrada a la derecha. Su pesomolecular puede variar, dependiendo del número demonómeros (indicado por en el diagrama) que están unidosentre sí.


1.

2.

3.

Reflexiones

4.

Extendiendo soluciones de polímero

n

Poliacetato de vinilo


Parte B

Extenderás dos grupos de soluciones de poliacetato de vinilo envidrios portaobjetos. Las soluciones en cada grupo variarán yasea en el peso molecular o en la concentración del polímero.Observarás cómo ambos factores afectan la viscosidad de lasolución de polímero y su facilidad para ser extendido.

¿Cuál de las soluciones de poliacetato de vinilo enlistadas abajoa la derecha, y que varían solamente en peso molecular (P.M.),será la más viscosa? ¿Cuál será la más fácil de extender? Haz elmismo tipo de predicciones acerca de las soluciones depoliacetato de vinilo que varían solamente en concentración.Registra tus predicciones y razones.

Predicciones

Haz una tabla de datos con espacio pararegistrar:

Reúne estos materiales

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predicciones acerca de la viscosidad yfacilidad de extender las soluciones depoliacetato de vinilo que varían solamenteen peso molecular y las razones de tuspredicciones.predicciones acerca de la viscosidad yfacilidad de extender las soluciones depoliacetato de vinilo que varían solamenteen concentración y las razones de tuspredicciones.observaciones de cada una de lassoluciones de poliacetato de vinilo quevarían solamente en peso molecular.observaciones de cada una de lassoluciones de poliacetato de vinilo quevarían solamente en concentración.

lentes de seguridad, guantes y bata6 pipetas con bulboregla en cm y crayola6 vidrios portaobjetos

Soluciones que varían en peso molecularpoliacetato de vinilo P.M. 100,000(10 g/40 ml)poliacetato de vinilo P.M. 170,000(10 g/40 ml)poliacetato de vinilo P.M. 260,000(10 g/40 ml)

Soluciones que varían en concentraciónpoliacetato de vinilo P.M. 260,000(1 g/40 ml)poliacetato de vinilo P.M. 260,000(5 g/40 ml)poliacetato de vinilo P.M. 260,000(10 g/40 ml)

18 Polímeros


1.

2.

3.

4.

Nota de Seguridad:

PRECAUCION:

PRECAUCION:

Usa lentes de seguridad, guantes y unabata.

Marca seis pipetas a 7.0 cm de la punta con un marcador.Comienza a trabajar con las tres soluciones de poliacetato devinilo que varían solamente en peso molecular. Etiqueta tresvidrios portaobjetos, cada uno con el peso molecular de unade las tres soluciones.Llena una pipeta hasta la marca de 7.0 cm con una de lassoluciones. El solvente utilizado en lassoluciones de polímero, 2-Butanona, es inflamable e irritantea la piel. Lava tus manos inmediatamente si tu piel entra encontacto con cualquiera de las soluciones. No inhales losvapores de las soluciones. No uses las soluciones cerca deuna flama. Sosteniendo la pipeta verticalmente, extiende lasolución de polímero sobre el lado no etiquetado del vidrioportaobjetos correspondiente. Conforme liberes la solución dela pipeta, observa la solución dentro de la pipeta. ¿Se haasentado alguna solución en la punta? Trata de cubrir todo elvidrio con la solución de polímero, usando la punta de lapipeta sostenida horizontalmente para extender la solución.¿Se extiende fácilmente la solución en el vidrio?¿Aproximadamente cuánto tiempo tarda en extenderse lasolución? ¿Qué le sucede a la solución una vez que está en elvidrio? Registra todas sus observaciones.Repite el paso 2, usando las otras dos soluciones que varíansolamente en peso molecular. Usa una pipeta limpia paracada solución. Compara tus observaciones de las tressoluciones.Ahora trabaja con las tres soluciones de poliacetato de viniloque varían solamente en concentración. Etiqueta tres vidriosportaobjetos, cada uno con la concentración de una de lassoluciones. Para cada solución, sigue el procedimientodescrito en el paso 2. Usa una pipeta limpia cada vez. Registratodas tus observaciones, respondiendo las preguntas del paso2. Cuando hayas terminado, remoja los vidrios en agua yluego despega los polímeros. Tira los polímeros en la basura.

No deseches ningún polímero en las tarjasporque podrían tapar las tuberías.



1.

2.

3.

4.

Reflexiones

5.

6.

Poniendo todo Junto

1.

2.

3.

Clasifica separadamente los dos grupos de soluciones depolímero que probaste, en términos de su viscosidad yfacilidad de extensión.¿Cuál es la relación entre la viscosidad de una solución depolímero y qué tan fácil puede ésta ser extendida?¿Qué efecto tiene el peso molecular sobre la viscosidad deuna solución de polímero y su facilidad de extensión?¿Qué efecto tiene la concentración sobre la viscosidad deuna solución de polímero y su facilidad de extensión?

¿Cómo se comparan tus predicciones con tus resultados?¿Alguno de los resultados te sorprendieron? Explica.¿Qué has aprendido acerca de la extensión, o moldeo, delas soluciones de polímero al haber realizado estaactividad?

¿Por qué la mayoría de los polímeros que usas cada díason sólidos?¿Qué factores deben ser considerados cuando se moldeauna solución de polímero para una aplicación particular?Explica.¿Por qué el peso molecular y la concentración afectan laviscosidad de una solución de polímero? ¿Qué podríaestar pasando a nivel molecular?

¿Cómo podría ser útil en ciertas aplicaciones la capacidad devariar la viscosidad de soluciones de polímero?

¿Qué preguntas nuevas tienes acerca de la viscosidad y sobreotras propiedades de polímeros? Anota tres o más preguntasque te gustaría hacer. Da una razón por la que te gustaríasaber la respuesta de cada pregunta.

Me pregunto

No te dejesllevar porespeculaciones ysutilezas, sinomás bien por elsentido común yla observación.Sir Thomas Browne,escritor y físico inglés


20 Polímeros

En la

actividad

observaste

que el peso

molecular y

concentración afectan la

viscosidad de un líquido. Lee

las siguientes explicaciones

para encontrar el porqué.

Para ayudarte a entender

por qué los líquidos pueden

variar en viscosidad, imagina

dos tazones llenos de

espagueti. En el primer

tazón, todos los fideos son

muy cortos, menores a 5 cm

de largo. En el segundo

tazón, todos los fideos son

muy largos, alrededor de 30

cm de largo. Si los fideos en

cada tazón se mezclan muy

bien, ¿de cuál tazón sería

más difícil retirar un solo

fideo? Sería más difícil

retirar un fideo largo que uno

corto, porque el fideo largo

tendría más posibilidades de

quedar atrapado con los

otros fideos del tazón.

Las moléculas de un líquido

son como los fideos de

espagueti. Las moléculas

largas, con altos pesos

moleculares, son más

probables de estar

entrelazadas una con otra

que las moléculas cortas,

con pesos moleculares

bajos. Las marañas dificultan

que las moléculas se

deslicen unas con otras. Así,

los líquidos hechos con

moléculas largas son más

viscosos que los líquidos

hechos con moléculas

cortas.

Los puentes de hidrógeno,

así como otras fuerzas de

atracción, entre las

moléculas en un líquido

también afectan su

viscosidad. Los puentes de

hidrógeno causan que las

moléculas se adhieran con

más fuerza y se muevan

con menor libertad. Así,

entre más puentes de

hidrógeno haya entre las

moléculas, el líquido será

más viscoso. Las moléculas

de los líquidos que

observaste – metanol,

etilenglicol y glicerol –

tienen estructuras similares,

pero éstas varían en su

número de grupos –OH

(también llamados grupos

hidroxilos). Los grupos –OH

permiten a las moléculas

formar puentes de

hidrógeno entre ellas.

Puedes ver arriba que una

molécula de metanol

solamente tiene un grupo

–OH. Así, puede formar

puentes de hidrógeno con

solamente otras dos

moléculas de metanol.

Debido a que las moléculas

de metanol son pequeñas y

no forman muchos puentes

de hidrógeno entre ellas, el

metanol no es viscoso. Su

viscosidad es similar a la del

agua.

El etilenglicol puede ser

considerado un dímero de

metanol – dos unidades

similares al metanol

covalentemente enlazadas

entre sí –. El diagrama de

abajo muestra que una

molécula de etilenglicol es

más larga que una molécula

de metanol y que tiene el

doble de grupos –OH (dos).

CONCEPTOS

Expansiónen los


Puente deHidrógeno

Puente deHidrógeno

Etilenglicol

Metanol

Así, las moléculas deetilenglicol pueden formar dosveces más puentes dehidrógeno entre ellas (cuatro)que las moléculas de metanol.Como resultado, el etilenglicoles más viscoso que el metanol.Por las mismas razones, elglicerol es más viscoso que eletilenglicol. Puedes ver arribaque una molécula de glicerolestá conformada de tresunidades similares al metanol,tiene tres grupos –OH, ypuede formar puentes dehidrógeno hasta con otras seismoléculas de glicerol. Si más ymás unidades de metanolestuvieran unidas entre sí, ellíquido se haría tan viscosoque no sería capaz de fluirpara nada. De hecho, lasmoléculas formarían un sólido.Tal es el caso del alcoholpolivinílico, el cual estáconformado de miles demoléculas similares al etanol

enlazadas entre sí. Atemperatura ambiente, eletanol es siempre un líquidono viscoso, mientras que elalcohol polivinílico de altopeso molecular es usualmenteun sólido.Debido a sus altos pesosmoleculares, la mayoría de lospolímeros son sólidos atemperatura ambiente. El grannúmero de marañas y fuerzasde atracción entre las cadenas,incluyendo puentes dehidrógeno, mantienen lascadenas juntas y evitan quefluyan. Para hacer productosde polímero de varias formas ytamaños, los polímeros sólidosson cambiados a la formalíquida, de tal forma que seanmenos rígidos y más fáciles detrabajar. Una forma de haceresto es calentando elpolímero. El calor derrite elpolímero sólido al incrementarla energía cinética de las

cadenas poliméricas, lo cualcausa que las cadenas seseparen y alejen una de laotra. Otra manera de cambiarun polímero sólido a formalíquida es disolviendo elpolímero en un solvente paraformar una solución. Similarque con el calor, el solventesepara las cadenaspoliméricas y les permitemoverse más libremente.Cuando un polímero esdisuelto en un solvente, laviscosidad del solvente seincrementa porque ahora haylargas y pesadas cadenaspoliméricas moviéndose através del líquido. En general,conforme las cadenaspoliméricas se vuelven máslargas – esto es, su pesomolecular se incrementa – lasolución se hace más viscosaporque hay cadenas máslargas y pesadas mezcladascon el solvente.Al incrementar el número decadenas poliméricas en elsolvente – esto es,incrementado la concentracióndel polímero – también seincrementa la viscosidad de lasolución. Esto es porqueteniendo más cadenaspoliméricas en la solución seincrementa la probabilidad deque alguna otra cadena seenrede con otra cadena.Incrementando el número demarañas en la solución, serámás difícil que la soluciónfluya.

22 Polímeros

Una molécula de glicerol puede hacer puentes de hidrógenocon otras seis moléculas de glicerol

Puente de Hidrógeno

Glicerol

INTRODUCCION

4En la Actividad 3 descubriste factores que afectan la facilidad de moldearsoluciones de polímero. En esta actividad, moldearás diferentessoluciones de polímero para hacer películas de diferentes resistencias

Si alguna vez pintaste una casa, cocinaste en un sarténantiadherente o envolviste las sobras de comida con cubiertas deplástico, has utilizado polímeros que fueron formados enpelículas. Como se puede ver por estos útiles productos, laspelículas son una importante aplicación de los polímeros.

Una manera en que las películas de polímero son hechas es aldisolver un polímero en un solvente (tal como agua o alcohol) yluego moldear la solución de polímero en una superficie plana.Cuando el solvente se evapora, una capa delgada – o película –de cadenas poliméricas entrelazadas es dejada en lasuperficie.

Otra forma de hacer películas de polímero es mediante unproceso llamado extrusión. En este proceso, un polímerosólido es pasado a través de un tubo largo donde escalentado y fundido. El polímero fundido es entoncesforzado a pasar a través de un dispositivo llamado dado,el cual forma al polímero en una película con el ancho yespesor deseados. Conforme la película emerge del dado,es enfriada hasta llegar al estado sólido.

Una película de polímero es unacapa delgada de cadenaspoliméricas entrelazadas. Laspelículas de polímero son usadasen muchos productos de la vida

diaria, incluyendo envolturas de comida,recubrimientos protectores y sartenes antiadherentes.

Esta burbuja gigante de película de polímero fue hecha por unamáquina llamada extrusora por soplado. La burbuja de película seráaplanada y transformada en bolsas para ropa.

Películas de Polímero

23Actividad 4 Probando la Resistencia de Diferentes Películas de Polímero

Conceptos

detrás de los

POLIMEROS

Las propiedades de películas de polímero son determinadaspor factores como el tipo de polímero utilizado, el pesomolecular del polímero y el espesor de la película. Las películasde polímero pueden ser fuertes, resistentes al calor y duraderas—por nombrar sólo algunas propiedades . Por ejemplo, unapelícula de polietileno la baja densidad, la cual es utilizada paraenvolver comida, es suficientemente fuerte para ser estirada a lolargo de un tazón sin que se desgarre. Otra película de polímeroque es caracterizada por su resistencia es Mylar, la cual estáhecha de polietilentereftalato (PET) ¡Una película de Mylar másdelgada que un cabello humano puede parar una pelota debéisbol viajando a una velocidad de 128 km/h (79.5 millas/h)!Mylar es utilizada para hacer globos, velas de botes, cintas degrabación y plástico para envolver alimentos.

Las películas de polímero que son usadas como recubrimientosantiadherentes en sartenes y utensilios de cocina son resistentesal calor y antiadherentes. El recubrimiento antiadherente llamadoTeflón – un polímero de tetrafluoroetileno – es suave y ceroso ypuede resistir temperaturas tan altas como 250°C (482°F). Lospolímeros utilizados en recubrimientos protectores, tales comopinturas y barnices, pueden resistir condiciones climáticasadversas y resistir picaduras, rayaduras y rasgaduras.

—

Debido a su resistencia, la película Mylares usada para hacer velas de botes.

El recubrimiento de Teflón es utilizado en ollas, sartenes y utensilios para cocinar antiadherentes.

24 Polímeros

ACTIVIDAD

4

Si fueras a hacer una película de polímero, ¿qué propiedadesquisieras que tuviera la película? Eso dependería de cómofueras a utilizar la película. Por ejemplo, si la película fuerautilizada para hacer bolsas de mandado, tú quisieras que fuerandelgadas pero lo suficientemente resistentes para llevar latas desopa, botellas de jugo y otros artículos pesados. El ser capaz devariar las propiedades de películas de polímero, es esencial enla producción de muchos tipos de productos poliméricos.

En esta parte de laactividad, moldearáspelículas de poliacetato devinilo que varíe en el pesomolecular del polímero.Luego compararásalgunas de laspropiedades de laspelículas. ¿Cómo afecta elpeso molecular de lospolímeros la dureza de lapelícula? ¿Cómo afectasu capacidad de estirarse?

Moldeando yobservando películas depolímero

Probando la Resistencia deDiferentes Películas dePolímero

Piensa acerca de estaspreguntas conforme realizasla actividad:

Cómo difieren las películasde polímero en dureza yfacilidad con la cualpueden ser estiradas?Cuál es la relación entre laextensibilidad de unapelícula de polímero y suresistencia?Cómo afecta el pesomolecular la resistencia delas películas de polímero?

¿Qué propiedades de laspelículas de polímero lashacen útiles en productos?

¿

¿

¿

Parte A



Predicciones

Las tres formas de poliacetato de vinilo que utilizarás paramoldear las películas tienen los siguientes pesos moleculares:100,000 uma; 170,000 uma y 260,000 uma. Predice cuálpelícula de polímero será la más dura. Además predice cuálpelícula será la más estirable. Registra tus predicciones y razones.

predicción acerca de la dureza de las películas de polímeroy tu razón de la predicción.predicción acerca del estiramiento de las películas depolímero y tu razónobservaciones de la dureza de cada película de polímero.observaciones del estiramiento de cada película depolímero.

lentes de seguridad, guantes y bata6 vidrios portaobjetoscrayola3 pipetas con bulboregla en centímetrossolución de poliacetato de vinilo P.M. 100,000solución de poliacetato de vinilo P.M. 170,000solución de poliacetato de vinilo P.M. 260,0003 vidrios de reloj grandes3 monedasnavaja de un solo filoclip para papel

Haz una tabla de datos con espacio para registrar:

Reúne estos materiales:

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de la predicción.

Mira fijamente.Es la forma deeducar a tu ojo,y más.Walker Evans,fotógrafo americano

26 Polímeros


1.

2.

3.

4.

Nota de Seguridad:

PRECAUCIÓN:

Utiliza lentes de seguridad, una bata yguantes cuando hagas las películas de polímero.

Etiqueta dos vidrios portaobjetos con el peso molecular de unade las soluciones de poliacetato de vinilo. Pon una marca enuna pipeta limpia a 7.0 cm de su punta.Utiliza la pipeta para extraer la solución apropiada depoliacetato de vinilo hasta la marca que etiquetaste en lapipeta. El solvente utilizado en las solucionesde polímero, 2-butanonta, es inflamable e irritante a la piel.Lava tus manos inmediatamente si la piel entra en contacto conalguna de las soluciones. No inhales vapores de lassoluciones. No uses las soluciones cerca de una flama.Distribuye la solución de la pipeta tan uniformemente comosea posible en el lado no etiquetado de uno de los vidriosportaobjetos. Manteniendo la pipeta horizontalmente, utiliza elfinal de la pipeta para alisar la solución de polímero en elvidrio, como se muestra a la derecha. Cubre toda la superficiedel vidrio con la solución.Repite los pasos 2 y 3 para hacer una segunda película depolímero, usando la misma solución de poliacetato de viniloen el segundo vidrio portaobjetos. Luego usa una moneda, oalgún otro objeto delgado, para apoyar un vidrio de relojsobre los dos vidrios. Desliza la moneda entre el borde delvidrio de reloj y la mesa, como se muestra abajo. El vidrio dereloj retardará la velocidad de evaporación del solvente y asíprevendrá la formación de burbujas en las películas.

Pipeta

Vidrioportaobjetos

Vidriosportaobjetos

Solución de polímero

Vidrio de reloj

Mesa

Moneda


5.

6.

7.

8.


1.

2.

3.

4.

Ahora repite los pasos 1-4 para las otras dos soluciones depoliacetato de vinilo, haciendo dos películas de cadasolución. Usa una pipeta limpia para cada solución. Permiteque los seis vidrios portaobjetos se sequen bajo el vidrio dereloj por al menos dos días.Usa una navaja de un solo filo para desprendercuidadosamente una de las películas de poliacetato de viniloP.M. 100,000 que hiciste. En una esquina de la película,introduce la hoja de la navaja entre la película y el vidrio,como se muestra en la figura. Sosteniendo la navaja en unángulo, golpéala suavemente contra la película para facilitarla separación de la película del vidrio. Evita tirar de laspelículas mientras las despegas. Mantén tusdedos alejados del filo de la navaja. No apliques muchapresión sobre la navaja.Prueba la dureza de la película rayando su superficie con unclip. Ahora estira suavemente la película con tus manos ysuéltala. Registra todas tus observaciones.Repite los pasos 6 y 7, usando una de las películas depoliacetato de vinilo P.M. 170,000 y una de P.M. 260,000que hiciste. Compara su dureza y estiramiento. Guarda lastres películas que quedaron en los vidrios portaobjetos para laParte B de esta actividad.

Clasifica las tres películas de acuerdo a su dureza. Tambiéncalifícalas de acuerdo a la facilidad de ser estiradas.¿Cuál es la relación entre la dureza de una película depolímero y el peso molecular del polímero?¿Cuál es la relación entre el estiramiento de una película depolímero y el peso molecular del polímero?

¿Cómo se comparan tus observaciones con tuspredicciones? Da posibles razones sobre cualquierdiferencia.

PRECAUCIÓN:

Reflexiones

Vidrio portaobjetos

Navaja deun solo filo

Película

28 Polímeros

Probando el efecto del peso molecular sobre la resistencia a la tensión

Predicciones

En esta parte de la actividad probarás la resistencia a la tensión(estirabilidad) de las tres películas de polímero que hiciste en laParte A. ¿Cómo es afectada la resistencia de una película de polímeropor el peso molecular del polímero?

Lee el procedimiento. ¿Cuál película piensas que será la más fuerte? ¿La más débil? Utiliza tusobservaciones de la Parte A para ayudarte a hacer tus predicciones. Registra tus predicciones yrazones.

Parte B

Haz una tabla de datos con espacio pararegistrar:

Reune este material

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Predicciones acerca de la resistencia a latensión de las películas de polímero y tusrazones de dichas predicciones

Para cada película de polímero:observaciones de la películalongitud inicial de la película entre los dosclips binderlongitud de la película entre los dos clipsbinder cada minuto después de que el pesoes agregado, por un periodo de 10 minutosapariencia y comportamiento de la películainmediatamente después de retirar el pesoapariencia de la película 10 minutos despuésde retirar el peso

soporte universal con anillo2 clips de papelpesa3 películas de polímero de la Parte A:poliacetato de vinilo P.M. 100,000;poliacetato de vinilo P.M. 170,000 ypoliacetato de vinilo P.M. 260,000navaja de un solo filoregla en centímetros2 clips binder pequeñosespátulacajareloj o cronómetro con segundero



1.

2.

3.

4.

Sujeta un anillo al soporte universal. Posiciona el soporteuniversal de tal manera que el anillo quede en el borde de lamesa.Coloca dos clips a la pesa, como se muestra a la izquierda.Jala ligeramente la punta de cada clip. Utilizarás la pesa conlos clips en el paso 6.Usa una navaja de un solo filo para desprendercuidadosamente una de las películas del vidrio portaobjetos.En una esquina de la película, introduce la navaja entre lapelícula y el vidrio. Sosteniendo la navaja en un ángulo,golpéala suavemente contra la película para facilitar laseparación de la película del vidrio. Evita tirar de la películamientras las despegas. Mantén tus dedosalejados del filo de la navaja. No apliques mucha presiónsobre la navaja.Cuando hayas desprendido la película, dóblala a lo largo entercios. Luego haz un doblez de unos 0.5 cm sobre unextremo de la película. Coloca un clip binder de tal maneraque sólo cubra el área doblada, como se muestra abajo.Ahora haz lo mismo con el otro extremo de la película.

PRECAUCIÓN:

Clip de papel

Película

Clip binder

Pesa

30 Polímeros

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Inserta una espátula a travésde los dos bucles dealambre de uno de losclips binder unido a lapelícula. Usando la espátulacomo soporte a través delanillo, cuelga la películadel anillo como se muestraen la imagen. Mide yregistra la longitud de lapelícula entre el clip superior yel inferior. También registra lasobservaciones de cualquier burbuja odiscontinuidad en la película.Mientras sostienes la pesa en tu mano,engancha uno de los dos clips de papel enuno de los bucles de alambre del clip binderinferior unido a la película. Luego engancha elotro clip de papel en el otro bucle de alambredel clip binder inferior.Pide a uno de tus compañeros que coloqueuna caja o algún otro contenedordirectamente debajo de la pesa, paraatraparla si llegara a caerse. Ahora,suavemente suelta la pesa. Mide y registra lalongitud de la película entre los dos clipsbinder cada minuto durante 10 minutos ohasta que la película se rompa.Quita la pesa del clip binder einmediatamente registra la apariencia ycomportamiento de la película. Después de 10minutos, registra la apariencia de la películauna vez más.Prueba la resistencia de las otras dos películas,repitiendo los pasos 3-8. Cuando termines,tira todas las películas de polímero en la basura.

No deseches ningún polímero en losfregaderos, ya que pueden obstruir las tuberías de drenaje.Usando tus datos, haz una gráfica que muestre la longitud decada película de polímero durante el periodo de 10 minutos.

PRECAUCIÓN:

Espátula

Clip binder

Clip binder

Clip de papel

AnilloPelícula

Pesa


Interpretaciones de Datos

1.

2.

3.

Reflexiones4.

Poniendo todo Junto

Me pregunto

1.

Clasifica las tres películas de acuerdo a su resistencia a latensión. ¿Cómo respaldan tus datos tu respuesta?¿Cuál es la relación entre la resistencia a la tensión de unapelícula de polímero y el peso molecular del polímero?¿Cómo influyó el peso molecular del polímero en elcomportamiento de las películas después de que la pesa fueretirada de las películas?

Compara tus predicciones con los resultados de laactividad. ¿Te sorprendió alguno de tus resultados? Explica.

¿Por qué la resistencia a la tensión de una película depolímero es afectada por el peso molecular del polímero?¿Qué podría estar sucediendo a nivel molecular?

¿Para cuáles aplicaciones podría ser importante el grado deestiramiento o la dureza de una película de polímero?

¿Qué nuevas preguntas tienes acerca de la resistencia depelículas de polímero o sobre películas de polímero engeneral? Escribe tres o más preguntas que tengas. Da unarazón para cada pregunta.

No sabemosnada de lo quesucederá en elfuturo, sino porla analogía dela experiencia.Abraham Lincoln,décimo sexto presidentede los Estados Unidos


32 Polímeros

El siguienteartículoexplicavariosfactores que

afectan la resistencia a latensión de las películas depolímero.

Como los fideos de espaguetien un tazón, las cadenaspoliméricas en una películapueden estar entrelazadas endiferentes grados. Cuandouna película de polímero esestirada, sus cadenas sedesenredan, se alinean y sedeslizan una con otra. Si seaplica una fuerza suficiente,las cadenas se separancompletamente y la películase rompe. Mientras másmarañas haya, más difícil seráque las cadenas sedesenreden y se deslicen unacon otra, y más tiempotardará la película enromperse cuando seaestirada. Por lo tanto,

incrementando el número demarañas en una película depolímero se incrementa laresistencia de la película.El número de marañas en unapelícula de polímero puedeser incrementada al aumentarla longitud de las cadenaspoliméricas – esto es,incrementando su pesomolecular –. Como semuestra abajo, entre máslargas sean las cadenas, máslugares habrán para que lascadenas se entrelacen y másdifícil será para ellasdesenredarse y deslizarse unacon otra. Así, las películashechas de polímeros con altopeso molecular son másfuertes que las películashechas de polímeros con bajopeso molecular.Las fuerzas de atracción, talescomo los puentes dehidrógeno, entre las cadenastambién incrementan laresistencia de las películas de

polímero. Estas fuerzasayudan a mantener juntas lascadenas, evitando que sedesenreden y se deslicen unascon otras. La resistencia y elnúmero de fuerzas deatracción entre las cadenaspoliméricas estándeterminados por el número ytipo de monómeros queconforman las cadenas.Finalmente, la resistencia deuna película de polímero esafectada por el arreglo de lascadenas poliméricas. Laspelículas hechas de polímerosque contienen reticulacionesson muy fuertes porque elarreglo de las cadenas enforma de red las mantieneunidas estrechamente.Aunque este arreglo puedepermitir que partes de lascadenas se alineen un pococuando la película es estirada,no permite que las cadenas sedeslicen una con otra. Laspelículas de polímero hechasde cadenas lineales son másfuertes que las que estánhechas de cadenasramificadas. Esto es porque elempaquetamiento másestrecho de las cadenaslineales da como resultadomayores fuerzas de atracciónentre las cadenas, las cualesayudan a evitar que lascadenas se deslicen una conotra.

CONCEPTOS

Expansiónde los


INTRODUCCION

5En la Actividad 4 observaste que la resistencia de una película depolímero es afectada por el peso molecular del polímero. En estaactividad explorarás factores que afectan la absorción de agua depelículas de polímero.

Las personas han utilizado pinturas por miles de años. Porejemplo, en Europa han sido encontradas pinturas rupestres demás 15,000 años. Los antiguos egipcios, romanos, griegos,chinos e incas usaban pinturas, principalmente para propósitosdecorativos. Las pinturas eran hechas de pigmentos, obtenidosde minerales y plantas, que eran mezclados con varios líquidos,tal como claras de huevo, cera de abeja y grasa animal. Lastécnicas para hacer pintura desaparecieron en Europa despuésde la caída del imperioromano en el siglo V D.C.,pero fueron reinventadas enInglaterra alrededor de 700años después. Para los 1800s,las pinturas eran producidascomercialmente a gran escala.Hoy en día, alrededor de 1billón de galones de pinturason producidos cada año enlos Estados Unidos y más de 3billones de galones sonproducidos en el mundo.

Pinturas

Pinturas rupestres

La pintura es un líquido viscoso que forma una películade polímero sólida cuando se seca en la

superficie de un objeto.

Las pinturas forman películas de polímeroque son usadas para propósitos decorativos ypara proteger objetos de daños mecánicos yquímicos.

34 Polímeros

Conceptos

detrás de los

POLIMEROS

La pintura consiste de un pigmento y unaglutinante dispersados en un solvente, talcomo agua, aguarrás o alcohol. El pigmentoes un polvo fino que da color a la pintura.Los pigmentos comúnmente utilizados en laspinturas incluyen óxido de titanio (blanco),óxido de cromo (verde), ftalocianina (azul yverde) y óxido de hierro (rojo, amarillo ocafé). El aglutinante es un material pegajoso.Hoy en día, los polímeros sintéticos, talescomo acrílicos y vinilos, son comúnmenteutilizados como aglutinantes en pinturas.Cuando tales pinturas son aplicadas en unobjeto, el solvente se evapora, dejando elpigmento y el aglutinante polimérico en la superficie del objeto.Las fuerzas de atracción entre las cadenas poliméricas provocanque éstas se junten y se entrelacen. Las cadenas entrelazadas,junto con los pigmentos atrapados, forman una película sólidadelgada que recubre al objeto. Una película de pintura puedemedir menos de 0.1 mm de espesor.

Los avances en la química de polímeros en los años 1900spermitieron el desarrollo de una amplia variedad de pinturas condiferentes propiedades. Por ejemplo, hoy en día las personaspueden comprar pinturas de látex, las cuales tienen poco olor yson fáciles de limpiar; pinturas de esmalte, las cuales sonbrillantes y resistentes; y pinturas base (“primers”), las cuales sonbuenas para resistir la corrosión y adherirse a recubrimientossuperiores. Además de ser usadas para propósitos decorativos,las pinturas son usadas para proteger objetos de dañosmecánicos y de químicos prejudiciales, tales como el oxígeno yagua. Por ejemplo, las pinturas son usadas para conservarpuentes de la oxidación, casas de madera de la putrefacción ymesas de astillarse o mancharse. Los polímeros en las pinturasdeterminan la resistencia y dureza de las pinturas, así como suresistencia a la abrasión, químicos y al calor. Estas propiedadesson afectadas por el tipo de monómero de los polímeros y por supeso molecular.

35Actividad 5 Midiendo la Absorción de Agua de Diferentes Películas de Polímero

Fabricantes de pintura prueban la calidad de sus pinturas. Estos paneles depintura conservados al aire libre, son verificados periódicamente paraobservar desprendimientos, grietas y desvanecimientos.

Las pinturas no solamente hacen nuestras vidas más coloridas,también sirven como barreras para proteger objetos. Porejemplo, la pintura de un carro evita que el oxígeno y elagua reaccionen con el acero y lo oxiden. La pintura en unacerca de madera evita que el agua penetre en la madera y causeque se deforme o pudra. Si quieres añadir un polímero a unapintura para hacer que ésta actúe como una barrera efectivacontra el agua, ¿cuál polímero utilizarías? ¿Algunos tipos depolímeros absorben menos agua que otros? ¿Qué afecta lacapacidad de absorber agua de un polímero?

Aplicando un recubrimiento de pintura protector a un carro.

Piensa en estas preguntasmientras realizas laactividad:

Cómo puedes medir lacantidad de agua que haabsorbido una película?Qué afecta la capacidadde absorber agua de unapelícula?

¿Cómo podría influenciarla capacidad de absorberagua de una película depolímero en la manera enque es utilizada en eldiseño de un producto?

¿

¿

Midiendo la Absorción

de Agua de Diferentes

Películas de Polímero

ACTIVIDAD

5


36 Polímeros

Predicciones

Harás películas utilizando polímeros que varían en el tipo demonómero y/o peso molecular. Las estructuras de lospolímeros y sus pesos moleculares son mostrados abajo.¿Cuál de las películas absorberá más agua? ¿Cuál menos?¿Alguna de estas películas no absorberá nada de agua? ¿Sino, ¿cuál(es)? Registra tus predicciones y razones.

Haz una tabla de datos con espacio para registrar:�

�

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predicciones acerca de las propiedades de absorción delas películas de polímero y tus razones

Para cada película:masa del vidrio de reloj en el que la película fuemoldeada.masa de la muestra seca (vidrio de reloj más la películaadherida)

En cada uno de los tres periodos de tiempo:tiempo en el cual la muestra fue colocada en aguatiempo en el cual la muestra fue extraída del aguamasa de la muestra después de haber estado sumergidaen agua.masa del agua absorbida por la película.cantidad exacta del tiempo que la película estuvosumergida en agua

Poliacetato de viniloP.M. 100,000; 170,000

y 260,000

Alcohol polivinílicoP.M. 2,000

PoliestirenoP.M. 190,000


Reúne estos materiales:La respuestamás corta eshaciéndoloLord Herbert,filósofo inglés


1.

2.

Nota de Seguridad:

PRECAUCIÓN:

Usa lentes de seguridad, una bata yguantes.

Utilizando trozos de masking tape y un marcador, etiqueta ellado convexo de los 5 vidrios de reloj, cada uno con elnombre y peso molecular de una de las soluciones depolímero. Luego mide y registra la masa de cada vidrio dereloj.Haz una marca en una pipeta limpia a 7.0 cm de su punta.Utiliza la pipeta para extraer una de las soluciones hasta lamarca. El solvente utilizado en algunas de lassoluciones de polímero, 2-butanona, es inflamable e irritantepara la piel. Lava tus manos inmediatamente si la piel entraen contacto con cualquiera de las soluciones. No inhales losvapores de las soluciones. No uses las soluciones cerca deuna flama. Extiende la solución de polímero lo más rápidoposible sobre el lado cóncavo del vidrio de relojapropiadamente etiquetado. Extiende dos porciones más de lamisma solución de polímero sobre el mismo vidrio de reloj,

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lentes de seguridad, guantesy batamasking tapecrayola5 vidrios de reloj pequeñosbalanzaregla en centímetros5 pipetas con bulbosolución de poliacetato devinilo P.M. 100,000solución de poliacetato devinilo P.M. 170,000

solución de poliacetato devinilo P.M. 260,000solución de alcoholpolivinílico P.M. 2,000solución de poliestireno P.M.190,0003 vasos de precipitados conaguareloj o cronómetro consegunderotoallas de papelplástico para envolver

38 Polímeros

3.

4.

5.

6.

Repite el paso 2 para moldear cuatro películas más,utilizando cada una de las otras soluciones de polímero.Asegúrate de utilizar una pipeta limpia para cada solución.Permite que los cinco vidrios de reloj con las soluciones depolímero en ellos sequen al aire libre por al menos dos días.Luego mide y registra la masa de cada muestra (vidrio dereloj más película de polímero).Coloca las muestras en vasos de precipitados con agua,registrando el tiempo exacto cuando sumerjas cada muestra.Para limitar el número de vasos de precipitados quenecesitarás, coloca dos de las muestras del poliacetato devinilo en un vaso, la otra muestra de poliacetato de vinilo y lamuestra de poliestireno en un segundo vaso, y la muestra dealcohol polivinílico en un tercer vaso. Etiqueta cada vaso deprecipitados con el(los) nombre(s) de la(s) película(s) depolímero que pusiste en cada uno de ellos. Asegúrate de quelas muestras estén completamente sumergidas en el agua. Note preocupes si la película de poliestireno se resbala del vidriode reloj en cualquier momento. Puedes trabajar con lapelícula sin que esté pegada al vidrio de reloj.Después de aproximadamente cinco minutos, saca cadamuestra del agua y registra el tiempo. Seca las muestras conuna toalla de papel. Luego mide y registra la masa de cadamuestra.


7.

8.

9.


1.

2.

3.

Regresa las muestras a sus vasos de precipitados una vez másy registra el tiempo. Deja las muestras en el agua hasta cincominutos antes de que se acabe la clase. Luego saca cadamuestra del agua y registra el tiempo. Seca las muestras conuna toalla de papel. Mide y registra la masa de cadamuestra. Regresa las muestras a sus vasos de precipitados yregistra el tiempo. Cubre los vasos con plástico para evitarque el agua se evapore. Deja las muestras en el agua toda lanoche.Al siguiente día, saca las muestras del agua y registra eltiempo. Luego seca las muestras y registra sus masas.Cuando termines, tira las películas de polímero en la basura.

No tires ningún polímero en el fregadero, yaque podrían taparse las tuberías del drenaje.Para cada uno de los tres periodos de tiempo en los cualesmediste las masas de las muestras, emplea los datos demasa correspondientes para calcular y registrar la cantidadde agua que cada película absorbió. También calcula yregistra el tiempo exacto que cada película estuvo sumergidaen el agua durante cada uno de los diferentes periodos detiempo.

Clasifica las cinco películas de acuerdo a la cantidad totalde agua que cada película absorbió. ¿Cuál es la base de tuclasificación?¿Cuál fue el efecto del tipo de polímero en la absorción deagua de las películas de polímero?Para cada una de las tres películas de poliacetato de vinilo,calcula la velocidad (gramos de agua/tiempo en el agua) ala cual la película absorbió agua durante cada periodo detiempo. ¿Cómo variaron las velocidades de absorción de lastres películas de poliacetato de vinilo con respecto al pesomolecular?

PRECAUCIÓN:

La ciencia esconocimientoorganizado.Herbert Spencer,filósofo británico

40 Polímeros

Reflexiones

4.

Poniendo todo Junto

1.

2.

3.

Me pregunto

Revisa tus resultados y compáralos con las prediccionesque habías hecho. ¿Son consistentes? ¿Alguno de losresultados te sorprendió? Explica.

¿Qué está sucediendo a nivel molecular cuando unapelícula de polímero absorbe agua? (Recuerda lo queaprendiste en la Actividad 1)Basado en tu respuesta de la pregunta anterior, ¿porquepiensas que el tipo de monómero afecta la cantidad deagua que una película de polímero puede absorber?Los tres tipos de películas de poliacetato de viniloabsorbieron agua a diferentes velocidades porque laspelículas variaron en espesor. Su diferencia en espesorfue tan pequeña que no puedes medirla sin utilizarinstrumentos especiales. Mientras más gruesa sea lapelícula, más lentamente absorbió agua. Basado en tusdatos, ¿cómo afecta el peso molecular del polímero enel espesor de una película? Especula por qué el pesomolecular tiene este efecto (recuerda lo que aprendisteen la Actividad 3 acerca de los factores que afectan laviscosidad y extensibilidad de las soluciones depolímero).

¿Para qué tipos de aplicaciones de polímeros, la absorcióndel agua sería desventajosa? ¿Ventajosa?

¿Qué preguntas nuevas tienes acerca de cómo lospolímeros absorben agua o por qué algunos polímerosabsorben más agua que otros? Escribe tres o máspreguntas que te gustaría hacer. Da una razón de por quéhiciste cada pregunta.



En estaactividadobservastequediferentestipos de

películas de polímeroabsorben diferentescantidades de agua y adiferentes velocidades. Elsiguiente artículo explica porqué. ¿Las explicaciones estánde acuerdo con las quesugeriste?

La capacidad de un polímeropara absorber agua esafectada en gran parte por eltipo de monómero del queestá hecho el polímero.Recuerda de la Actividad 1que, debido a que el agua esuna molécula polar, lospolímeros polares (polímeroshechos de monómerospolares) absorben agua mejorque los polímeros no polares(polímeros hechos demonómeros no polares). Elgrado de polaridad de unpolímero está determinadopor la polaridad de losenlaces individuales dentro desu sustituyente del monómero(el sustituyente es un átomo oun grupo de átomos que seextiende de la cadenaprincipal del polímero). Unenlace H-O, por ejemplo, esmás polar que un enlace C-Oy un enlace C-O es más polarque un enlace C-H o un C-C.Así, un polímero que tiene unenlace H-O dentro de susustituyente del monómeroserá más polar que un

polímero que tiene cualquierade los otros tres tipos deenlaces dentro de susustituyente del monómero.Los diagramas muestran lasestructuras de los trespolímeros con los quetrabajaste en la actividad:alcohol polivinílico,poliacetato de vinilo ypoliestireno. Puedes ver quelas unidades monoméricas deestos polímeros son idénticasexcepto por los sustituyentesde los monómeros. En elalcohol polivinílico, elsustituyente del monómero esun grupo hidroxilo (-OH).El sustituyente de una unidadmonomérica en el poliacetatode vinilo es un grupo éster (-C H O ). En el poliestireno, elsustituyente del monómero esun grupo fenil (-C H ). Elsustituyente determina laspolaridades relativas de losdiferentes monómeros y, así,de los polímeros como untodo.El alcohol polivinílico es elmás polar de los trespolímeros. Esto es porque susustituyente del monómerocontiene solamente un enlaceH-O, el cual es muy polar. El

alcohol polivinílico es tanpolar y absorbe tanta aguaque puede disolversecompletamente en agua. Lasfuerzas de atracción entre lossustituyentes y las moléculasde agua son suficientementefuertes para separarcompletamente las cadenaspoliméricas entrelazadas,permitiéndoles dispersarsecompletamente en el agua yformar una solución depolímero-agua.Comparado con los otros dospolímeros, el poliacetato devinilo es moderadamentepolar. Su sustituyente delmonómero contiene enlacesC-O, C-C y C-H, pero noenlaces H-O. El poliacetatode vinilo puede absorber aguaalrededor de 4.5 % de supeso a temperatura ambiente.El poliestireno es un polímerono polar porque el sustituyentede su monómero tienesolamente enlaces C-H y C-C.Debido a que el poliestirenoes no polar, virtualmente noabsorbe nada de agua.

2 3 2

6 5

Alcohol polivinílico(muy polar)

Grupohidroxilo

Poliacetato de vinilo(moderadamente polar)

Grupoéster

Poliestireno(no polar)

Grupofenil

δ δ+ -carga positiva parcial carga negativa parcial

42 Polímeros

CONCEPTOS

Expansiónde los

El tipo de monómero afectala cantidad de agua que unapelícula de polímero puedeabsorber, pero la velocidadaparente a la cual unapelícula de polímero enparticular absorbe aguadepende del espesor de lapelícula. Cuando el agua sepone en contacto con unapelícula de polímero, lasmoléculas de agua que estánafuera de la superficie de lapelícula se mueven pordifusión hacia adentro de lapelícula, porque inicialmentehay poca o nada de aguadentro de la película. Lasmoléculas de aguaabsorbidas en la superficie sedifunden más adentro en lapelícula, permitiendo másabsorción de agua en lasuperficie de la película. Lailustración muestragráficamente la absorción deagua de dos películas depolímero que varían en suespesor, pero que tienen elmismo volumen – esto es,fueron hechas con la mismacantidad de solución depolímero. Aunque ambostipos de películaseventualmente absorben lamisma cantidad de agua, la

película más delgada alcanzamás rápido su máximacapacidad de absorción deagua. La película másdelgada absorbe el aguamás rápido porque ésta tieneun área superficial mayor, através de la cual lasmoléculas de agua puedendifundir hacia adentro de lapelícula.El espesor de la película estárelacionado con la viscosidadde la solución de polímeroutilizado para hacer lapelícula. Mientras másviscosa sea la soluciónfundida, mayor será ladificultad de extenderla en unsoporte, tal como un vidrioportaobjetos o vidrio de reloj.La película resultante cubreun área más pequeña delsoporte y, por lo tanto, esmás gruesa. Debido a quelas películas de polímero sondelgadas por naturaleza,incluso un pequeñoincremento en el espesorcausará un incrementobastante considerable en eltiempo requerido para que lapelícula de polímero alcancesu máxima capacidad deabsorción de agua.

Como observaste en laActividad 3, incrementandola concentración o el pesomolecular de un polímero ensolución, la viscosidad de lasolución se incrementa. En laActividad 5 hiciste películasusando volúmenes iguales desoluciones de poliacetato devinilo que difirieron en elpeso molecular del polímero,pero tuvieron la mismaconcentración. Entre mayorera el peso molecular de lapelícula de poliacetato devinilo que hiciste, máslentamente la películaabsorbía el agua. Sinembargo, no fue la diferenciaen peso molecular en sí laque causó esta diferencia enabsorción de agua, sino másbien la diferencia en elespesor de la película,causada por la diferenteviscosidad de la solución. Porejemplo, si fueras a haceruna película de polímerousando una solución muydiluida – y por lo tanto debaja viscosidad – de unpolímero de alto pesomolecular, la película seríamuy delgada y por lo tantoabsorbería el agua másrápidamente.

Las películas delgadas alcanzan sumáxima capacidad de absorción deagua más rápido que las películasgruesas.

Película delgadaMolécula de agua

Molécula de agua

Soporte

Soporte

Película gruesa


PROYECTODE DISEÑO

1

En dos semanas, una pequeña compañía de almacenamiento recibirá unembarque de explosivos que son sensibles al agua y a chispas eléctricas. Comoprecaución, a la compañía le gustaría instalar un sensor de humedad dentro delalmacén. Un sensor de humedad es un dispositivo que puede detectar cambiosen el nivel de humedad del medio ambiente. Desafortunadamente, los sensores dehumedad que están actualmente disponibles son alimentados por electricidad, lacual puede iniciar a los explosivos. En consecuencia, la compañía dealmacenamiento ha contratado a una compañía llamada Tecnología, S.A. paradiseñar un sensor de humedad no eléctrico.Hasta ahora, los investigadores de Tecnología, S.A. han sugerido la idea defabricar un sensor de humedad en forma de una película de polímero. Ellos estánpensando en embeber dentro de la película un indicador químico que cambie de colorconforme la humedad del ambiente cambie. Los investigadores han limitado el tipode polímero a tres posibilidades, pero no están seguros cuál de ellos trabajaríamejor. También tienen algunas otras preguntas. Es por eso que a ellos les gustaríaque tú les ayudarás a diseñar este nuevo sensor, usando lo que has aprendido en lasactividades acerca de polímeros.

Diseño de un Sensorde Humedad

¿Qué tipo depolímero debemos

usar?

¿Qué tal grueso debeser el sensor? ¿Cuánto indicador

debemos usar?

45Diseño de Proyecto 1 Diseño de un Sensor de Humedad

Tu meta es diseñar un sensor de humedad hechode una película de polímero que cambie de colorconforme cambie el nivel de humedad en elambiente. Debido a que un sensor de humedad

depende de muchos factores, siendo uno de ellos el tipo depolímero, es posible construir numerosos prototipos. Tu tarea esdiseñar y probar algunos posibles prototipos y determinar cuál esel sensor de humedad más efectivo.

Cada equipo debe llevar un registro mientras participan en elreto del diseño. Tu maestro puede darte un conjunto de hojas detrabajo para llenarlas o tú puedes hacer tu propio registro dediseño. Asegúrate de registrar todos tus datos e ideas, incluso lasideas que decidiste que no trabajarán por alguna razón. Éstospueden ser de gran utilidad posteriormente o darte idea de algoque antes no entendiste bien. También utilizarás tu registro dediseño para ayudarte a escribir tu reporte.

Haz una lluvia de ideas con tu equipo para llegar a algunosdiseños de un sensor de humedad. Recuerda que el

sensor debe ser capaz de detectar cambios en los niveles dehumedad. El sensor también debe cumplir los siguientes criteriosde diseño y desempeño, los cuales han sido especificados por losinvestigadores de Tecnología, S.A.

El sensor debe ser una película de polímero delgada hecha deuno de estos tres polímeros: poliacetato de vinilo P.M.100,000; poliacetato de vinilo P.M. 260,000; o alcoholpolivinílico P.M. 2,000.El sensor debe ser durable; no debe agrietarse, fragmentarseo despegarse de su soporte.Cloruro de cobalto(II), el cual es azul cuando está seco y rosacuando está húmedo, debe ser utilizado como el indicador enel sensor.

Hoja de Registro de Diseño

Propón prototipos de un sensor de humedad

1.

2.

3.

posibles

DEl Reto

deliseño

Piensa en estas preguntasmientras trabajas en tusprototipos:

Cuál de los polímerosabsorberá y liberaráagua fácil yreversiblemente?Qué tan delgadas debenser las películas?Cuánto indicador debeser empleado?Qué tipos de pruebasnecesitan ser realizadaspara mostrar si el sensores efectivo o no?

¿

¿

¿

¿

46 Polímeros

4.

5.

6.

Predice cómo se desempeñarán tus prototipos

Utiliza un procedimiento reproducible para construir

tus prototipos

El sensor debe dar una respuesta visible a cambios dehumedad dentro de 10 minutos cuando sea colocado en seco,100% de humedad y entornos de humedad ambiental.El sensor debe ser transparente, a fin de que la luz puedapasar a través de él en un espectrofotómetro. El sensor debedar una respuesta espectrofotométrica diferente (medida como% de transmitancia de luz) para cada una de las trescondiciones de humedad. Las respuestas deben relacionarseuna con otra de manera lineal.Las respuestas del sensor deben ser reversibles cuando semueva de un ambiente seco a un ambiente húmedo y seregrese a un ambiente seco.

Teniendo en mente los criterios de arriba, escribe una propuestade diseño para un conjunto de 3 prototipos de un sensor dehumedad. Tendrás que decidir, por ejemplo, qué tan delgadasdeben ser las películas, así como cuánto indicador debes agregara las películas. Usa lo que aprendiste en las actividades paraayudarte a diseñar los prototipos. Los tres prototipos deben variarde una sola manera. Probando prototipos que difieren en unasola variable, tu equipo estará en mejores condiciones deentender por qué un prototipo funciona mejor que otro. Decidecómo probarás tus prototipos para evaluar su efectividad, deacuerdo con los criterios especificados.

Predice cuál de tus tres prototipos será el más efectivo en detectarcambios de humedad. ¿Cuál será el menos efectivo? Da tusrazones.

Anota las cantidades de materiales que necesitarás y los pasosque seguirás para construir tus prototipos. Elcloruro de cobalto(II) es tóxico. Cuando estés haciendo losprototipos, asegúrate de usar bata, lentes de seguridad y guantesprotectores. Recuerda seguir otras medidas de seguridadnecesarias. No tires los polímeros en los fregaderos.

PRECAUCIÓN:


Utiliza un procedimiento reproducible para probar

tus prototipos

Interpreta los datos de las pruebas

Reflexiona en tus predicciones

Presenta tus prototipos y resultados de tus pruebas

Registra los materiales que utilizarás y los pasos que seguirás entu procedimiento de prueba. Elabora una o más tablas de datospara registrar tus resultados, incluyendo qué tan rápidamente tusprototipos dan una respuesta visual para las diferentescondiciones de humedad, las lecturas espectrofotométricas de losprototipos, la reversibilidad de las respuestas de los prototipos yalguna otra observación que hagas. Prueba tus prototipos.Recuerda seguir las precauciones de seguridad necesarias.

Obtén conclusiones acerca del desempeño global de tusprototipos, basado en tus interpretaciones de los datos. Usa loscriterios de las páginas 46 y 47 para interpretar los datos. ¿Cuálprototipo tuvo el mejor desempeño? ¿El peor? Es desableconstruir una o más gráficas para ayudarte a obtenerconclusiones. Da las razones de tus conclusiones.

¿Tus resultados confirman o refutan tus predicciones? Si tusresultados confirman tus predicciones, explica cómo. Si no, daposibles razones del porqué tus resultados difieren de lo queesperabas. ¿Hubieron errores en la manera en que construiste oprobaste los prototipos, que pudieron haber dado resultadosinesperados? ¿Hubieron algunos otros factores que noconsideraste cuando hiciste tus predicciones? Explica.

Muestra tus prototipos a tus compañeros de clase y describecómo los hiciste. Presenta tus resultados de pruebas y explicacómo los interpretaste. Discute la efectividad de cada prototipo yla forma en la que la variable que probaste afectó el desempeñode los prototipos.

48 Polímeros

Haz que tus compañeros critiquen tu trabajo

Rediseña tu sensor de humedad

Prepara un reporte final

Haz conclusiones acerca del proceso de diseño

Después de que tu equipo haga su presentación, pide a tuscompañeros de clase que critiquen tu trabajo. El grupo debeevaluar cómo fueron hechos y probados tus prototipos y cómofueron interpretados los resultados, basados en los criterios de laspáginas 46 y 47. Los compañeros también deben hacersugerencias para mejorar tus prototipos. Registra los comentariosy sugerencias que tus compañeros hagan sobre tu trabajo.Después critica las presentaciones de los otros equipos.

Basado en lo que aprendiste al trabajar con tus prototipos y deltrabajo de los otros equipos, propón un diseño mejorado de tusensor de humedad. Después repite el ciclo de diseño,construcción, prueba y evaluación de un segundo conjunto deprototipos.

A Tecnología, S.A. le gustaría que prepararas un reporte final detus hallazgos. Tu reporte debe incluir descripciones de lo quehiciste en cada paso de los procesos de diseño, construcción yprueba. Si piensas que uno de tus prototipos fue un éxito, trata deconvencer a la compañía de que tu mejor prototipo debe serutilizado en el almacén. Describe cómo este prototipo cumple loscriterios de las páginas 46 y 47.

Explica lo que aprendiste acerca de polímeros y sobre losprocesos de diseño, construcción, prueba, evaluación y rediseñode prototipos en este reto del diseño. Si disfrutaste este proyecto,podrías considerar continuar una carrera en ciencia o ingenieríade materiales.

Los fracasos sonparte del menúde la vida.Rosalinda Russell,actriz americana


PROYECTODE DISEÑO

2

Tú eres un ingeniero nuevo en la división de investigación y desarrollo de PosibilidadesPoliméricas, una compañía interesada en la aplicación de polímeros en la vida diaria.Por ejemplo, Posibilidades Poliméricas ha diseñado accesorios de moda, muebles ymateriales de construcción hechos de polímeros. Tu primera misión es el desarrollo deun nuevo producto de polímero que los consumidores podrían estar interesados enadquirirlo. Para cumplir este fin, trabajarás con un equipo de diseño, estableciendo yalcanzando metas juntos. El equipo entero será responsable de desarrollar el producto,incorporando una retroalimentación de otros equipos de diseño en la compañía. APosibilidades Poliméricas le gustaría que sus investigadores llegaran con ideasinnovadoras y creativas sobre el uso de polímeros, que resulten en productos quepodrían ser altamente rentables para la compañía

Nosotros pensamos que los calcetinesde vinilo serían muy prácticos y fácilesde hacer

Diseño de un Nuevo Productode Polímero

50 Polímeros

Tu meta es diseñar un nuevo producto depolímero. Éste puede ser una mejora de una ideaantigua o ser completamente nuevo. Cualquieraque sea el producto, debe servir a un propósito

práctico.

Cada equipo debe llevar un registro mientras participa en el retodel diseño. Tu maestro puede darte un conjunto de hojas detrabajo para llenarlas o tú puedes hacer tu propio registro dediseño. Asegúrate de registrar todos tus datos e ideas, incluso lasideas que decidiste que no trabajarán por alguna razón.Estos pueden ser de gran utilidad posteriormente o darte idea dealgo que antes no entendiste bien. También utilizarás tu registrode diseño para ayudarte a escribir tu reporte.

Piensa en algún producto que utilices todos los días. ¿Podríamejorarse alguno de los productos que no están hechos depolímeros al hacerlo de un polímero? ¿Hay algunos productos depolímero existentes que tú puedas mejorar, quizás cambiando laspropiedades del polímero o usando diferentes polímeros?¿Podrías utilizar un polímero para hacer un producto que nuncase ha hecho antes? Haz una lluvia de ideas con los miembros detu equipo, refiriéndose a lo que han aprendidoacerca de los polímeros.Escoge uno de los productos que tu equipo propuso y discute losposibles diseños del producto. El producto debe cumplir con lossiguientes criterios:

El producto debe estar hecho de uno o más polímeros.Todos los materiales utilizados para hacer el producto deberánser provistos o aprobados por tu maestro.

Hoja de Registro de Diseño

Propón prototipos de un nuevo producto de polímero

1.

2.

en las actividades

Piensa en estas preguntasmientras trabajas en tusprototipos:

Qué tipo de nuevoproducto podrías hacerutilizando un polímero?Qué debilidades prevésen tu productopropuesto?Qué fortalezas prevés?Cómo puedes probar laefectividad de tuproducto?

¿

¿

¿¿

DEl Reto

deliseño

51Diseño de Proyecto 2 Diseño de un Nuevo Producto de Polímero

Ahora diseña un conjunto de tres prototipos que puedan serprobados para determinar el mejor diseño de tu producto depolímero. Los prototipos deben variar de una sola manera.Probando los prototipos que difieran en una sola variable, tuequipo será más capaz de averiguar por qué un prototipo trabajamejor que otro.

Piensa sobre el propósito o función de tu producto propuesto.¿Qué cualidades o características debe tener el producto paraque sea efectivo? Haz una lista de los criterios que puedas utilizarpara evaluar tus prototipos y decidir cuál de ellos cumple mejorlos requerimientos del nuevo producto. Decide cómo probarástus prototipos para evaluar si cumplen con los criterios queespecificaste.

Utilizando los criterios que propusiste para evaluar tus prototipos,predice cuál prototipo tendrá el mejor desempeño y cuál el peor.Expón las razones de tus predicciones.

Registrar los materiales que utilizarás y los pasos queseguirás para construir tus prototipos. Mientras hagas losprototipos, asegúrate de usar una bata, lentes de seguridad yguantes protectores. Recuerda seguir las precauciones deseguridad necesarias. No tires ningún polímero en el fregadero.

Registra los materiales que utilizarás y los pasos de tuprocedimiento de prueba. Haz una o más tablas de datos pararegistrar tus resultados. Después prueba tus prototipos. Recuerdaseguir las precauciones de seguridad necesarias durante laspruebas. A medida que reúnas y registres datos, asegúratede identificar cada prototipo, relaciona las condiciones bajo lascuales fueron probados y describe su desempeño.

Decide sobre los criterios para evaluar tus prototipos

Predice cómo se desempeñarán tus prototipos

Utiliza un procedimiento reproducible para construir tus

prototipos

Utiliza un procedimiento reproducible para probar

tus prototipos

52 Polímeros

Interpreta los datos de las pruebas

Reflexiona en tus predicciones

Haz que tus compañeros de clase critiquen tu trabajo

Analiza qué tan bien cumple cada prototipo los criterios queestableciste. Luego obtén conclusiones sobre cuál prototipo sedesempeñó mejor. Basado en el desempeño de ese prototipo,¿piensas que el producto propuesto es factible?

¿Tus resultados confirman o refutan tus predicciones? Si tusresultados confirman tus predicciones, explica cómo lo hacen. Sino, da posibles razones de por qué tus resultados difieren de loque tú esperabas. ¿Hubo algún error en la forma en queconstruiste o probaste los prototipos que pudiera haber dadoresultados inesperados? ¿Hubo algún factor que no considerastecuando hiciste tus predicciones, el cual puedes ver ahora?Explica.

Describe a tus compañeros de clase el producto de polímero quepropusiste y diles cómo será utilizado. Muestra tus prototipos yexplica cómo los hiciste. Enlista los criterios que seleccionastepara evaluar los prototipos. Luego explica cómo probaste losprototipos. Presenta tus resultados de prueba y tusinterpretaciones de los datos. Discute cómo piensas que lavariable que probaste afectó el desempeño de los prototipos.

Después de hacer tu presentación, pide a tus compañeros declase que critiquen tu trabajo. El grupo debe evaluar cómo fueronhechos tus prototipos, cómo fueron probados y cómo fueroninterpretados los resultados, basados en los criterios queestableciste anteriormente.Los compañeros también deben dar sus opiniones sobre si tusprototipos pueden ser mejorados de alguna manera. Registra loscomentarios y sugerencias que tus compañeros hagan sobre tutrabajo. Después critica las presentaciones de los otros equipos.

Presenta tus prototipos y resultados de tus pruebas

Es por lógica queprobamos, peropor intuición quedescubrimos.Henri Poincaré,matemático francés

53Diseño de Proyecto 2 Diseño de un Nuevo Producto de Polímero

Rediseña tu producto de polímero

Prepara un reporte final

Haz conclusiones acerca del proceso de diseño

Propón un diseño mejorado para tu producto de polímero,basado en lo que aprendiste al trabajar con tus prototipos y de laretroalimentación de los otros equipos. Después repite el ciclo dediseño, construcción, prueba y evaluación de un segundoconjunto de prototipos.

Escribe un reporte para Posibilidades Poliméricas que resumalos esfuerzos de tu equipo en el desarrollo de un nuevo productode polímero. Incluye una introducción, descripciones del diseño,construcción y procesos de prueba que seguiste, así como unaevaluación global de tu producto de polímero. Discute quiénpodría estar interesando en utilizar el producto y si piensas quesería redituable tratar de producirlo y venderlo.

Explica lo que aprendiste acerca del desarrollo de nuevosproductos y sobre los procesos de diseño, construcción, prueba,evolución y rediseño de prototipos en este reto del diseño.Si disfrutaste este proyecto, podrías considerar continuar unacarrera en ciencia o ingeniería de materiales.

54 Polímeros

Glosario

Absorber

ADN

Almidón

Aminoácido

Aplicación

Átomo

Carbohidrato complejo

Carga

Carga negativa

Carga positiva

Celulosa

Ciencia de materiales

Concentración

Criterios

Crítica

Difusión

Dímero

Disolver

Durable

Enlace covalente

Enlace o puente de hidrógeno

- retener una sustancia las moléculas de otra en estado líquido ogaseoso

- ácido desoxirribonucleico; un polímero hecho de monómeros llamadosnucleótidos que es encontrado en todas las células vivas y está relacionado enla reproducción y función de la célula

- un polímero encontrado en las células de plantas que está hecho deunidades monoméricas de azúcar llamadas glucosa; las plantas almacenanazúcar en forma de almidón

- el tipo de monómero que conforma a las proteínas- un uso específico que se le da a algo

- la unidad más pequeña de un elemento- un tipo de polímero natural hecho de monómeros

de azúcar; el almidón y celulosa son ejemplos de carbohidratos complejos- la fuerza global a la que una estructura está sujeta cuando soporta

una masa; es la fuerza aplicada a un cuerpo- una propiedad eléctrica que resulta de un exceso de

electrones en un átomo, molécula o material- una propiedad eléctrica que resulta de una deficiencia de

electrones en un átomo, molécula o material- un polímero encontrado en las paredes de las células de las

plantas, que consiste de unidades monoméricas de azúcar llamadas glucosa;la celulosa proporciona soporte estructural a las plantas

- el estudio de las características de los materiales y susposibles aplicaciones en ciencia, tecnología e industria

- la cantidad de una sustancia en un volumen dado- estándares o requerimientos sobre los cuales se hace una

evaluación o decisión- examinar algo cuidadosamente y dar un punto de vista constructivo de

él- el movimiento de moléculas de un área de relativa alta

concentración a un área de relativa baja concentración- una molécula que consiste de dos monómeros enlazados- dispersar algo uniformemente en otra sustancia- que muestra poco deterioro con respecto al tiempo o con el uso

extensivo- el enlace químico que se forma cuando dos átomos

comparten un par de electrones- un enlace químico en el cual un átomo de

hidrógeno es atraído a un átomo fuertemente electronegativo, tal como eloxígeno

55Glosario

Enlace químico

Espectrofotómetro

Evaluar

Hipótesis

Humedad

Masa

Material

Medio ambiente

Mezcla

Mineral

Moldear

Molécula

Monómero

Nucleótido

Observación

Película

Polietileno de alta densidad

Polietileno de baja densidad

- una fuerza que mantiene unidos a los átomos

- un instrumento que mide la cantidad de luz que esabsorbida o transmitida por un material

- examinar y juzgar algo cuidadosamente

- una posible explicación que puede comprobarse

- una medida de la cantidad de agua en el aire a una temperaturadada

- una medida de la cantidad de materia

- una sustancia de la cual está hecha una cosa; algunos materialescomunes son: vidrio, madera, plásticos, cerámicos, metales y compósitoshechos de una combinación de éstos y otros materiales

- condiciones que rodean a algo

- una combinación de dos o más sustancias en la cual cada sustanciaconserva sus propias propiedades; aire, pintura pigmentada y concreto sonejemplos de mezclas

- una sustancia inorgánica que se forma naturalmente y que tiene unarreglo ordenado de átomos; yeso, cuarzo y cobre son ejemplos de minerales

- dar forma a una sustancia mediante el vaciado de una sustancia enforma líquida en un molde o sobre una superficie y dejar endurecer lasustancia, como cuando una solución de polímero es vaciada en un vidrioportaobjetos o vidrio de reloj

- la partícula más pequeña en que puede dividirse un compuesto sinque cambien sus propiedades químicas o físicas

- la unidad repetitiva de un polímero

- uno de los cinco tipos de monómeros naturales que constituyenel ADN y/o el ARN, que consiste de azúcar, una base y un grupo fosfato

- algo visto o notado

- una capa muy delgada de un material, tal como un polímero

- una forma semi-cristalina de polietileno, quecontiene regiones de cadenas de polietileno lineales empaquetadasestrechamente

- una forma de polietileno hecho de cadenas depolietileno ramificadas las cuales, debido a su forma, no se empaquetanestrechamente

Peso molecular

Pigmento

Pintura

- la suma de las masas atómicas de los átomos que formanuna molécula; es expresado en unidades de masa atómica (uma)

- un reactivo químico que da color a un material

- una mezcla de pigmento, solvente y material aglutinante que esutilizada para propósitos de decoración y para proteger objetos de dañomecánico o químico

56 Polímeros

Plásticos

Polar

Polímero

Polímero reticulado

Predicción

Propiedad

Proteína

Prototipo

Reacción de polimerización de adición

Red

Resistencia a la abrasión

Resistencia a la tensión

Sensor

Sintético

Solución

Solvente

Sustituyente

Variable

Viscosidad

Viscosímetro

- materiales hechos de polímeros sintéticos que pueden serconformados en una amplia variedad de formas tridimensionales

- la condición en la cual un átomo o molécula tiene una distribucióndesigual de carga: una parte del átomo o molécula tiene una ligera cargapositiva y otra parte tiene una ligera carga negativa

- una molécula larga hecha de unidades repetitivas llamadasmonómeros

- un polímero cuyas cadenas están unidas por enlacesquímicos

- el acto de decir anticipadamente lo que podría suceder

- una característica o rasgo de un objeto o material

- un polímero encontrado en todas las células vivas, que está hechode monómeros llamados aminoácidos; las proteínas conforman las estructurascelulares y están involucradas en las reacciones químicas celulares

- un primer ejemplar que sirve como modelo de algo en una etapaposterior del desarrollo

- una reacción química en la cual unmonómero es unido mediante enlaces covalentes a otro monómero;reacciones de adición repetidas dan como resultado una cadena polimérica

- un sistema hecho de partes interconectadas

- la capacidad de un material para resisitir eldesgaste

- una propiedad de los materiales relacionada con lacantidad de estiramiento que un material puede soportar sin romperse

- un dispositivo que detecta una señal o estímulos

- hecho por el humano; no encontrado en la naturaleza

- una mezcla en la cual las sustancias están distribuidasuniformemente en todo el volumen; por ejemplo, la salmuera (agua salada) esuna solución de sal en agua

- una sustancia que puede disolver a otras sustancias; por ejemplo, elagua es un solvente común

- un átomo o grupo de átomos en un compuesto químico quecontribuye a las propiedades del compuesto

- en experimentos científicos, una característica o condición que sehace variar, mientras que las otras se mantienen constantes

- la resistencia de un líquido a fluir

- un instrumento que es utilizado para medir la viscosidad de unlíquido

57Glosario

58 Polímeros

Créditos de texto Créditos de fotografía Créditos de arte

p. 26, cita de Walker Evanspor Belinda Rathbone, 1995p.49, cita del periódico NewYork Herald Tribune, 11 deabril de 1957

p. iv abajo a la izquierda,NASAp. 5, cortesía de JRMChemical, Inc.p. 7 (todo), © Photo Discp. 13, imágenes de © ChrisEverard/Tony Stonep. 14 (todo), cortesía deQuaker State Corporationp. 23, Brad Hess/Black Starp. 24 a la izquierda, cortesíade Dimension Polyant Sailclothp. 24 abajo, CorelCorporationp. 34 a la izquierda, GianniDagli Orti/Corbisp. 34 a la derecha, © TheStock Market/Barry Seidman1998p. 35, Jose Azel/AURORAp. 36, ©Rob Brimson,Telegraph Colour Library/FPGInternational Corp.

p. iv arriba, Derecho reservado© 1959 Edwin Tunis, derechoreservado revisado © 1979Maryland National Bank,Albacea y Depositario bajo lavoluntad de Edwin Tunis

Tony Nuccio,pp. 4, 5, 11, 12, 17, 21, 22,27, 28, 30, 31, 33, 37, 42,43

Patti Green,pp. 1, 2, 3 arriba, 9, 10arriba, 16, 17, 18, 19, 20arriba, 26, 27, 28, 29, 32arriba, 37, 38, 39, 40, 46, 51Patricia Parra,pp. 3 abajo, 10 abajo, 20abajo, 32 abajo, 41

Amy Youngpp. v, 1, 6, 8, 15, 19, 25, 39,45, 50

Dibujos técnicos

Logos

Ilustraciones de línea

Agradecimientos

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