Elementos de Física, Matemática y Química 1




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fecha de publicación04.01.2016
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TP: N° 1

PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS”

UNla.

Universidad Nacional de Lanús.

Elementos de Física, Matemática y Química 1.

Cátedra:

Docentes responsables a Cargo:
Estefanía Fondevila Sancet

Diego Velazco.
Colaboradores:
Pablo Diaz

Grupo Nº: 12

Fernadez, Yanina.

Lucasewich, Nicolas

Magi. Maria Rosa.

Perez, Gabriela.

Pizzo, maria Luisa.


Indice.

Un Plástico Natural “La Galatita”……………………………………………………....4
Procedimiento……………………………………………………………………5

Propiedades…………………………………………………………………...…6

Respuestas a preguntas de la guia de Tps…………………………………..7

Glosario……………………………………………………………………..……8

Entorno invisible……………………………………………………..………..…9

Conclusiones…………………………………………………………………...10
Comportamiento de los polímeros….………………………………………………...12
Procedimiento…………………………………………………………………...12

Glosario y entorno invisible…………..…………………………………..……15

Conclusiones…………………………………………………………………....10
Capacidad de los plásticos de formación de fuerzas intermoleculares…………..17
Introducción y procedimiento…………………………………………………..17

Glosario…………………………………………………………………………..18

Entorno invisible y conclusiones……………………………………………… 19

Referencias………………………………………………………………………………21
Anexo- fotografías de diversos procedimientos-……………………………………...22

1-UN PLÁSTICO NATURAL: LA GALATITA.
INTRODUCCIÓN:

El objetivo del trabajo práctico es elaborar un plástico natural partiendo de una proteína natural de la leche llamada caseína. El plástico a elaborar es semejante a la galatita.

Se denomina galatita, galalita, Caseína formaldehído, marfil artificial o hueso artificial al material plástico duro que se obtiene de la caseína y el formol.
Historia

En 1897, Adolph Spitteler (con el objetivo de fabricar una pizarra blanca para la escritura) mezcló leche agria con formaldehído. La caseína de la leche reaccionó formando un material duro pero fácil de moldear. Tal fue el comienzo de los plásticos de proteína, sustancias brillantes, parecidas al hueso y que se emplearon para la fabricación de joyas, hebillas, peines, bolas de billar, botones de ropa y teclas de bandoneón. Su uso fue intenso, especialmente en la segunda y tercera década del Siglo XX (principalmente en Alemania y Francia) hasta que fue reemplazada por el desarrollo de nuevos materiales plásticos inorgánicos.
DESARROLLO DEL TP:
Materiales:

Leche descremada – marca La Serenísima – 1,5%grasa – densidad 1,032g/ml

recipiente

Vinagre - marca Omega

colador

Colorante vegetal – marca Circe – en pasta

trapo

Talco – marca Dia%

papel

Aromatizante – para jabones - colonia

Cuchara madera



Procedimiento:
1- Se colocó 1 litro de leche (densidad media de 1,032 g/ml Es una mezcla compleja y heterogénea) descremada (1,5%grasa) marca La Serenísima con una temperatura de 18ºc en un recipiente de plástico de 20 x 20.cm.
2- Se agregó en el mismo recipiente vinagre marca omega, 4 cucharadas.
3- Se revolvió la mezcla con una cuchara de madera.
4- Después de revolver 5 min, no se observaron cambios en la mezcla de la leche y el vinagre.
5- Se agregaron 4 cucharadas más de vinagre, se revolvió y tampoco aparecieron cambios en la mezcla.
­6- Nuevamente se agrego aproximadamente una taza de 200 cm3 de vinagre mas aparte de las cucharadas que se le habían puesto anteriormente, y se siguió revolviendo.
7- Al cabo de unos pocos minutos se observó que la leche descremada se cortó porque al sumergir una espátula de madera de cocina y retirarla en la superficie de la misma se habían depositado los “gránulos” de leche sólida.
8- Se procedió a filtrar el producto obtenido usando un trapo de algodón y un colador de plástico.
9- En el trapo quedó la sustancia sólida y en el recipiente quedó el líquido de la leche que no coaguló y el vinagre.
10- Se prensó el trapo con las sustancias adentro, hasta que se extrajo la mayor cantidad de líquido (acido acético y leche que no llego a desnaturalizarse), obteniéndose la caseína (una masa). Al amasar se formo una pelotita blanca, húmeda y gomosa.
11- Se le aditivo colorante color azul y aromatizante.
12- Se le agregó talco (Mg3Si4O10(OH)2, para secar y dar volumen al plástico obtenido.
12- Se lo dejó reposar unos días al aire (temperatura ambiente) y se observó que al secarse se transformo en una masa de galatita sólida y duro.
Propiedades del plástico obtenido.




GALATITA

Masa (gr.)

Aprox. 10 grs.

Volúmen (cm3)

Radio = 1,5cm –

volumen esfera=(4π (R)3)/ 3= 14,14cm3

Densidad

No flota – densidad superior a 1,2gr/cm3.

Color

Celeste – por el colorante vegetal

Dureza

Dura – exceso de talco

Flexibilidad

No tiene – se quebró

Ductilidad

Si

Maleabilidad

Se puede trabajar en laminas delgadas

elasticidad

No posee

térmicas

Si se calienta a 70ºc se puede doblar y croquelar

resistencia

poca

Eléctricas

Mal conductor

Magnéticas

No tiene

Ópticas

opaco

Degradación

Si se pudre

Reducción

Pierde agua

Desgastes

Se desgasta

polimerización

si

sensoriales

Es visual ahí agregar color y olor

Biocompatibilidad

si

Rememoriabilidad

Si, nos trae recuerdos


Anatómica

si

Ergonómicas

si


Respuestas a preguntas del tp:


  1. Qué cantidad de galatita se puede obtener de un litro de leche?

Aproximadamente 10 grs.


  1. Describe las características del plástico natural obtenido.

Se obtiene un material blando y suave, que se pudre. Para evitar esto se le agrega formaldehido. La galatita es un termoplástico, por lo tanto puede moldearse al calor, pero carece de flexibilidad. Es resistente a las tensiones medias, pero no a los impactos. La plasticidad de la galatita es limitada y son pocos los artículos que pueden moldearse con aristas agudas y huecos profundos. Los moldes para trabajar la mezcla deben ser metálicos y refrigerados con agua. La presión de trabajo debe ser de unos 200 kg/cm² estable hasta que el material se haya enfriado lo suficiente como para conservar su forma. (Fuente: Wikipedia).

Los polímeros termoplásticos después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos.


  1. Según sus propiedades, ¿Qué diferentes utilidades se le pueden dar a la galatita? ¿Cómo se aplican estas al Diseño Industrial?

Se puede usar en la fabricación de joyas, hebillas, peines, bolas de billar, botones de ropa y teclas de bandoneón. Su uso fue intenso, especialmente en la segunda y tercera década del Siglo XX (principalmente en Alemania y Francia) hasta que fue reemplazada por el desarrollo de nuevos materiales plásticos inorgánicos.


  1. ¿Todos los plásticos se pueden reciclar? ¿Qué utilidades tienen los plásticos una vez reciclados?

Además de los termoplásticos están los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) que son plásticos que no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos.

Los termoplásticos pueden sufrir ciclos de frío y calor repetidamente, y éste es el hecho por cual reciben tal nombre. Esta cualidad los vuelve reciclables. El proceso requerido para reciclar varía según el tipo de termoplástico. Así, por ejemplo, los plásticos utilizados para la elaboración de botellas pueden ser y son generalmente reciclados. La cera animal, formada por la proteína α-keratina y reblandecida a partir de calor, está intrínsecamente reordenada y puede considerarse un material cuasi-termoplástico. Son utilizados en aplicaciones donde la transparencia sea un factor importante. Algunos ejemplos comunes de este tipo de termoplásticos son los PMMA, PS y PC. Generalmente los termoplásticos amorfos tienen menor resistencia química, y esto puede estar asociado a fracturas por exceso de tensiones. Los termoplásticos que en su composición sean principalmente cristalinos reciben el nombre de semicristalinos (nunca serán 100% cristalinos). Algunos ejemplos cotidianos son: PE, PP, PBT o PET. La velocidad y la extensión de la parte cristalina que puedan darse dependen en parte de la flexibilidad de las cadenas de polímeros. Los termoplásticos semicristalinos son más resistentes ante los ataques de disolventes u otras sustancias químicas. Si el tamaño de la cadena es mayor que la longitud de onda de la luz, éste se volverá opaco y serán menos quebradizos por debajo de Tg.
Glosario.
Polimerización por condensación: es el proceso por el cual se forma una macromolécula a partir de monómeros. En la unión de estos monómeros se elimina agua u otro subproducto.
PE : polietileno.

PP: polipropileno.

PS: poliestireno.

PMMA: polimetilmetacrilato.

PVC: policloruro de vinilo.

PET: politereftalato de etileno.

PTFE: teflón o politetrafluoretileno.

Nylon: es un tipo de poliamida.

PC: policarbonato.
Caseína – proteína de la leche: La caseína es una proteína de la leche, del tipo fosfoproteína, que se separa de la leche por acidificación y forma una masa blanca. Se emplea para fabricar pinturas especiales y en el apresto de tejidos, la clarificación de vinos, la elaboración de preparados farmacéuticos y la fabricación de plásticos, caseína casera (para la elaboración de fórmulas hospitalarias). Representa cerca del 77% al 82% de las proteínas de la leche. Cuando coagula con renina, es llamada paracaseína, y cuando coagula a través de la reducción del pH es llamada caseína ácida. Cuando no está coagulada se le llama caseinógeno.

Ácido acético (vinagre): El ácido acético también es mejor conocido como ácido metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ión acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.




Fórmula química; el grupo carboxilo, que le confiere la acidez, está en azul

Es el segundo de los ácidos carboxílicos, después del ácido fórmico o metanoico, que sólo tiene un carbono, y antes del ácido propanoico, que ya tiene una cadena de tres carbonos.

El
punto de fusión es 16,6 °C y el punto de ebullición es 117,9 °C.

En disolución acuosa, el ácido acético puede perder el protón del grupo carboxilo para dar su base conjugada, el acetato. Su pKa es de 4,8 a 25 °C, lo cual significa, que al pH moderadamente ácido de 4,8, aproximadamente la mitad de sus moléculas se habrán desprendido del electrón. Esto hace que sea un ácido débil y que, en concentraciones adecuadas, pueda formar disoluciones tampón con su base conjugada. La constante de disociación a 20 °C es Ka = 1,75·10-5.

Es de interés para la química orgánica como reactivo, para la química inorgánica como ligando, y para la bioquímica como metabolito (activado como acetil-coenzima A). También es utilizado como sustrato, en su forma activada, en reacciones catalizadas por las enzimas conocidas como acetil transferasas, y en concreto histona acetil transferasas.

Entorno Invisible:

El práctico se realizó el día 16/04/10.

Temperatura: no recordamos con precisión la temperatura del día en el que se realizo el experimento, pero se trataba de un día fresco de no mucha humedad.

Temperatura de los materiales: los materiales estaban a temperatura ambiente.

Composición de los materiales.

Sustancias Puras:

Acido Acético:
Mezclas:

Leche: cantidades por porción: carbohidratos (9,6gr) – proteínas (6,0gr) – grasas totales: saturadas (1,8gr), trans (0gr) – fibra alim. (0gr) – sodio (100mg) – vit.A (150mcg) – vit.D (1,3mcg)-

Conclusiones:
Al agregarle a la leche descremada vinagre, que es un ácido, se desnaturalizó la emulsión. Al agregarle color y aromatizante lo que se hizo fue aditivar sin producir cambios químicos al plástico, cuando se le agrego el talco lo que hizo fue dar volúmen y retirar excedente de agua, es una carga.

A partir de los monómeros, por hidrolización, se obtuvo un polímero que es la galatita. Las fuerzas intermoleculares son las de Van der Waals.
Al secarse obtuvimos una masa dura por el agregado excesivo de talco.

2- COMPORTAMIENTO DE LOS POLIMEROS.
Introducción.

En esta parte del trabajo, al igual que en la parte anterior, sintetizamos un plástico elastómero. Para lograr que tenga dicha propiedad se tuvo que prestar especial cuidado al entrecruzamiento de cadenas que genera el traspaso de termoplásticos a termoestables. Para obtener el plástico se disolvió cola vinílica en agua y se agrego bórax. Al agregarle el bórax, se produjo el entrecruzamiento de cadenas, de modo que la cola en estado líquido fue haciéndose sólida.
Procedimiento.
Protocolo

Cola vinilica blanca/ marca: STA

3 vasos de vidreo

Cola vinilica trasparente/

marca: Voligoma

Cuchara

Vinagre

Colorante: pintura para tela/

marca: Quinquela

Bórax/ marca: vittcso

Aromatizante: Vainilla/ marca: Día %

Bicarbonato de sodio

Guantes descartables


Para obtener el elastómero seguimos los pasos y medidas lo más cuidadosamente posible dado que en un principio por ansiedad no fuimos proporcionales en las cantidades y ello produjo que no podamos formar la esferita.
Los pasos y medidas fueron los siguientes.
1-Disolvimos en agua una cucharada de bórax.

2-En un vaso de vidrio colocamos una cucharada de cola vinílica blanca. En otro vaso la misma cantidad de cola vinílica transparente. Siempre utilizamos la misma cuchara.


3-Agregamos los aditivos, en nuestro caso un colorante y un aromatizante.




4-Por último agregamos una cucharada y poco más de solución de bórax. Tuvimos que reforzar la cantidad de solución de bórax. Consideramos que ello se debió a que al agregarle el colorante y el aromatizante líquido aumento la cantidad de agua y en proporción la cantidad de solución de bórax necesaria para entrecruzar las cadenas.


5-Tomamos la mezcla y con las palmas de la palma presionamos y giramos el material obtenido hasta obtener una esferita.
6-Pusimos la esferita en un vaso con vinagre y lo agitamos. Lo que pudimos ver aquí es que la esfera en el vinagre comienza a hacerse liquida. Consideramos que esto sucede porque las cadenas se separan.
7-Al seguir el último paso, agregar un poquito de bicarbonato de sodio, nuevamente se forma un sólido. Las cadenas se volverían a entrecruzar.
Glosario:
Termoplásticos: Son polímeros que por la disposición de las cadenas de átomos pueden volverse plásticos desde un estado sólido, pueden volver a ser líquidos y moldeados.
Termoestables: Son polímeros que por la complejidad en la disposición de las cadenas no pueden volver a moldearse una vez adquirida una forma.

Entorno Invible.
Fecha de realización: 13/06/10

Temperatura: 13°C

Humedad: 91 %
Cantidad de veces del procedimientos.

Realizamos el procedimiento dos veces en clase, desconforme con los resultados lo hicimos una tercera vez. En esta última fuimos muy cuidadosos con la cantidad de solución de bórax, esto se debe a que pudimos comprender en clase que por ansiedad arrojábamos solución en excedente y ello provocaba que el material no fuera plástico (moldeable), de esta forma no podíamos lograr la forma esférica esperada.
Temperatura de los materiales.

Con respecto a la temperatura de los materiales, siempre trabajamos a temperatura ambiente, por ello la temperatura de los mismos fue la que adquirieron por estar en el medio.
Composición de los materiales.
Sustancias puras:

Cola Vinilica: R-C=C-R
Vinagre: O=C-OH

CH3
Borax: Na2B4O7·10H2O

(Borato de sodio o Tetraborato de sodio)
Bicarbonato de sodio:


(Bicarbonato sódico o hidrogenocarbonato de sodio o carbonato ácido de sodio)
Mezclas:

Pintura para tela: fabricada con emulsiones acrílicas puras al agua.
Aromatizante artificial: Vainilla. Ingredientes: agua, alcohol etílico, colorante caramelo, etilvainillina (aromatizante)
Conclusión:
Al realizar el experimento y tratar de comprender lo que sucedía en cada paso, lo que nos pareció más relevante fue el tema del entrecruzamientos de cadenas. A partir de este fenómeno y de su correcta manipulación pudimos obtener un elastómero desde sustancias líquidas. Dicho entrecruzamiento brindo un termoplástico, desde lo comprendido consideramos que se trata de este tipo de plástico porque al agregarle el acido acético (el vinagre) las cadenas se desentrelazaron y la mezcla volvió a ser liquida. A nuestro parecer si el entrecruzamiento se hubiera excedido en complejidad estaríamos hablando de un termoestable, en este caso no hubiéramos podido descentrelazarlas.

3- CAPACIDAD DE LOS PLÁSTICOS DE FORMACIÓN DE FUERZAS MOLECULARES.
Introducción:
En este experimento lo que se intenta demostrar es como se manifiestan en distintos plásticos las fuerzas intermoleculares que hacen o no con otros materiales o sustancias, pudiendose tratar de fuerzas de Van der Waals , fuerzas las dipolo-dipolo (permanente o inducido), y/o fuerzas por Puente de Hidrogeno. Tambien se pueden producir interacciones hidrofílicas o hidrobóficas.

 

 

Procedimiento:
Materiales:

 

  • Plásticos variados (Poliestireno Expandido, Acrílico)

  • Acetona

  • Agua

  • Thinner y Aguarrás

  • Benzina

  • Cuchara

  • Algodón

  • Guantes descartables

  • Recipientes varios



1- Sobre una hoja blanca se pusieron dos plásticos: acrílico y EPS.
2- Se mojaron algodones con distintos solventes: thiner, aguarras, tolueno, benzina y acetona.
3-Con los algodones embebidos en las distintas sustancias se empapan ambos plasticos.
4-De las observaciones del punto anterior pudimos extraer los siguientes datos.






PS expandido

acrílico

Acetona

Ningún cambio

Se opaca, corroe

Thinner

Disuelve, da olor

Opaca, corroe

Aguarrás

Ningún cambio

Ningún cambio

Bencina

Ningún cambio

Ningún cambio



5- Se disgregó el poliestireno expandido en un vaso.
6-Se agrego al vaso thinner y se revolvió.
7-Luego de un rato se amasó hasta conseguir textura homogénea.

8-Una vez seca, se lija y se le da la forma deseada.
La bolita obtenida luego de disolver el PS expandido con thinner, tiene un olor característico del solvente.
Glosario:
Fuerzas intermoleculares: fuerzas que unen moléculas. Solo las sustancias covalentes forman dichas fuerzas.
Fuerzas de Van der Walls: se produce entre moléculas por similitud.
Interacciones hidrofílitas: se presentan en sustancias polares con afinidad al agua.
Interacciones hidrofóbicas: se presentan en sustancias polares con rechazo al agua.
Entorno invisible:
Temperatura: no recordamos con precisión la temperatura del día en el que se realizo el experimento, pero se trataba de un día fresco de no mucha humedad.

Temperatura de los materiales: los materiales estaban a temperatura ambiente.

Conclusiones:

 

El PS expandido se obtiene con la polimerización por adición del estireno.



Esterito con doble enlace, dicho enlace se rompe en la polimerización.


Al agregarle acetona no se observa reacción, por ello consideramos que no se forman fuerzas intermoleculares con este. A diferencia de lo mencionado el thiner si realiza fuerzas intermoleculares, ello se da por que contiene tolueno, este al tener el grupo fenilo produce fuerzas de Van der Walls, cumpliéndose de este modo el dicho de que lo similar disuelve a

lo similar. Tambien producen fuerzas hidrofobicas. Con el aguarras no se observan cambios, por lo que no se generarían fuerzas intermoleculares entre el PS y dicha solucion. Con la benzina tampoco se observan cambios, ello es por que no se generan fuerzas intermoleculares tampoco.
Con respecto al acrílico solo se observaron cambios al embeberlo en acetona y thiner. Las fuerzas que se generaron en el primer caso son de Van der Walls, la similitud esta dada por el grupo cetona. En el segundo, también, caso se generan fuerzas de Van der Walls, pero aquí la interacción esta dada por el grupo funcional cetona y no por el tolueno. Al no generarse fuerzas intermoleculares con las restantes soluciones, no se observaron plásticos en los plásticos.
Con respecto a la bolita que se forma del EPS y el thiner, lo que pudimos concluir es que el thiner logra disolver al EPS y al mismo tiempo permite que el material se adhesive con el material formando de este modo una esferita o la forma que deseemos.

 

Referencias.


  • Apunte de Catedra “A”




  • Filminas de cátedra.




  • Infoclima: http://www.infoclima.com/pronosticos/argentina/buenos-aires/?l=3




  • Wikipedia.



Anexo


.








DEPARTAMENTEO DE HUMANIDADES Y ARTE

LICENCIATURA EN DISEÑO INDUSTRIAL




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