Profesor - Actividad 6

Estructura - propiedades de los polímeros

Tiempo estimado: 

• 100 minutos

Tipo de actividad: 

• Trabajo experimental en el laboratorio

Objetivo didáctico:

• Que el alumno, a través de una actividad experimental, se motive en reflexionar sobre la relación estructura-actividad de un polímero obtenido y reflexione en la relevancia que ello implica en la obtención de nuevos materiales.
• Que a través de la obtención de distintos materiales, el alumno sea capaz de comprender el concepto de entrecruzamiento como un modelo que explica la variación de las propiedades de los materiales obtenidos. 

Objetivos de aprendizaje:

• Que el alumno sea capaz de obtener diversos materiales derivados de un polímero, modificando condiciones de obtención.
• Que el alumno reconozca que los grupos funcionales presentes en los polímeros permiten interacciones moleculares con otros materiales, definiendo así sus propiedades físicas y macroscópicas.

Material requerido:

• 250 mL de Resistol blanco. 
• Disolución de bórax al 2 %
• 6 Vasitos desechables del número 0, por equipo
• Agua potable. De preferencia destilada. 
• Palillo abatelenguas. 
• 3 jeringas desechables sin aguja de 10 mL por equipo.
• Colorantes vegetales (opcional).
• Clips de diferentes tamaños, colores y formas.
• 5 g. de una muestra de un polímero prolema preparado por el profesor, para cada equipo.

Descripción de la actividad:

• Los alumnos mezclarán distintas cantidades de resistol blanco con agua y con disolución de bórax al 2%. Obtendrán un material cuyas características variarán de acuerdo a la cantidad de cada reactivo dispuesto. Posteriormente, el profesor le proporcionará a cada equipo de trabajo una muestra de un material secretamente preparado de la siguiente manera: 12 mL de resistol blanco, 10 mL de agua y 3 mL de bórax. Cada equipo de trabajo deberá encontrar la formulación secreta que imite las características del material proporcionado por el profesor, o bien, que las asemeje, 
• Posteriormente, los alumnos razonarán en un modelo molecular que explique los fenómenos observados en la actividad experimental. 

Observaciones: 

• Es importante utilizar agua potable o destilada, porque si el agua es abundante en iones, entonces las interacciones moleculares entre el bórax y el resistol se verán severamente afectadas modificando imprevisiblemente las características macroscópicas del material obtenido. 
• Los materiales obtenidos, que son sólidos y semisólidos, no deberán desecharse al drenaje directamente porque podría generar obstrucciones severas a los conductos. Se recomienda utilizar papel estraza o algún papel de reciclaje donde se pueda envolver el material obtenido, y desecharlo a la basura inorgánica.
• Es recomendable que todos los equipos de trabajo utilicen la misma marca de resistol blanco. Para que dicho propósito se pueda cumplir, conviene hacer un acuerdo colectivo en la sesión anterior. 
• El resistol blanco a utilizar puede ser de cualquier marca comercial. Se recomienda utilizar del económico, que da buenos resultados. 

Desarrollo de la actividad:

En un vasito desechable, etiquetado con el número 1, coloquen 20 mL de resistol blanco y agreguen además 5 mL de bórax al 2%. Agiten con el abatelenguas y observen las características del material obtenido.

En un vasito desechable, etiquetado con el número 2, coloquen 15 mL de resistol blanco, agreguen 5 mL de bórax al 2% y 5 mL de agua. Agiten con el abatelenguas y observen las características del material obtenido.

En un vasito desechable, etiquetado con el número 3, coloquen 5 mL de resistol blanco y 20 mL de bórax al 2 %. Agiten con el abatelenguas y observen las características del material obtenido. 

A continuación, considerando una escala del 1 al 3, describan las características del cada uno de los materiales obtenidos.

1. Estado de agregación: Sólido - Líquido (slidebar)
2. Elasticidad: Mucha-Poca (sildebar)
3. Rebote: Mucho-Poco (slidebar)

Cuando hayan concluido de registrar las propiedades físicas del polímero obtenido, soliciten al profesor el material problema. Se les proporcionará una muestra de un material preparado con resistol, agua y bórax al 2%. en proporciones desconocidas. Es tarea del equipo encontrar la fórmula secreta de preparación del material. Pueden hacer especulaciones mentales o probar con el resto del material disponible. 

A continuación indiquen el volumen de cada componente en la formulación secreta:

1. Agua: __ mL
2. Bórax 2%: ___ mL
3. Resistol blanco: ___ mL

El resistol blanco tiene, entre otros componentes, alcohol polivinílico, que es el compuesto responsable de los cambios observados en la sesión experimental. Su estructura química se muestra a continuación:

Es importante reconocer que el alcohol polivinílico es un polímero. 
Preguntas de repaso:

1. El alcohol polivinílico es un homopolímero o es un copolímero?
2. Por qué medio se pudo haber obtenido: ¿por condensación o por adición?
3. Las interacciones moleculares entre el alcohol polivinílico y el agua serán: 

• Abundantes

• Nulas

1. El OH presente en el alcohol polivinílico corresponde a:

• Un grupo funcional 

• Un radical libre

1. ¿Cuál de las siguientes moléculas podrá ser el monómero del alcohol polivinílico:

A continuación se muestra la fórmula molecular del bórax:

Es importante reconocer que dos largas moléculas de alcohol polivinílico pueden interaccionar con el bórax mediante puentes de hidrógeno, formando un entrecruzamiento entre las cadenas, como se muestra a continuación:

Dependiendo de la concentración de alcohol polivinílico y bórax, se obtendrán más o menos interacciones entre las cadenas dependiendo del nivel de entrecruzamiento. En este sentido:

1. En el vaso etiquetado con el número 1 ¿cuál fue el grado de entrecruzamiento entre las moléculas del material obtenido? Bajo-Alto (slidebar)
2. En el vaso etiquetado con el número 2 ¿cuál fue el grado de entrecruzamiento entre las moléculas del material obtenido? Bajo-Alto (slidebar)
3. En el material problema ¿cuál fue el grado de entrecruzamiento entre las moléculas del material obtenido? Bajo-Alto (slidebar)
4. Las interacciones moleculares entre el material obtenido y el agua serán:

• Abundantes

• Escasas

Utilizando los clips, modelen una representación molecular del material obtenido en el vaso 1. Toma en consideración que cada clip de un color representa a un monómero. Que el alcohol polivinílico es un polímero. Utiliza un clip distintivo para representar las moléculas de bórax. Procuren que su representación sea lo más completa posible. Tomen una fotografía al modelo propuesto y envíenla a su respectiva carpeta electrónica.

Para cada uno de los principales polímeros que se muestran a continuación, investiga la estructura molecular e identifica los principales grupos funcionales presentes en cada caso. 

1. Bolsa de plástico, como la que se da en el supermercado.
2. Botella de plástico donde se envasa el refresco. 
3. Una llanta
4. Un condón
5. Una goma para lápiz
6. Papel

Grupos funcionales en check box:

• No posee grupos funcionales orgánicos
• Alcohol
• Amino
• Otro