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Ficha temática

Polímeros sintéticos y naturales

El siguiente recurso educativo entrega los contenidos relacionados con la materia de química de cuarto medio: Polímeros sintéticos y naturales. Contiene imágenes, sugerencias metodológicas y actividades relacionadas.

Polímeros sintéticos y naturales

Los polímeros son una estructura compleja formada por la repetición de una unidad molecular llamada monómero. Existen polímeros naturales y polímeros sintéticos. En muchos casos una molécula de un polímero está compuesta de miles de moléculas de monómeros.

Los monómeros son los pequeños eslabones que se repiten para formar un polímero mediante un proceso llamado polimerización.

Esquema de polímero

Figura 1. Esquema de polímero

Los polímeros se dividen en dos grandes grupos: aquellos naturales, como celulosa, almidones, ADN y proteínas. Por otro lado, existen aquellos sintéticos que fueron fabricados por el hombre y que incluyen todos los derivados de los plásticos.

Polímeros naturales

Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monómeros se encuentran dispuestos dentro del polímero.

Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos.

Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas comos fibras y telas.

Todo lo que nos rodea son polímeros. Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.

Caucho natural

El caucho natural es un polímero elástico y semisólido, que posee la siguiente estructura:

Imagen que muestra la estructura del caucho natural 

 

Imagen que muestra la estructura de Caucho natural formado por monómeros de isopreno

Caucho natural formado por monómeros de isopreno

El monómero del caucho natural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno), que es un líquido volátil.

Proteínas

Las proteínas funcionan como material estructural en los animales, tal como la celulosa en las plantas. Todas las proteínas contienen los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas ellas contienen azufre.

Las proteínas están formadas por cerca de 20 aminoácidos diferentes. Estos tienen dos grupos funcionales: el grupo amino (-NH2) y grupo el carboxilo (-COOH). El grupo amino está unido a un carbono vecino del grupo carboxilo:

Esquema de un aminoácido

Esquema de un aminoácido

Los aminoácidos forman una proteína a través de un enlace peptídico, enlace entre un carbono del grupo carboxilo y un grupo amino.

Enlace peptídico


Figura 4. Enlace peptídico

Las proteínas son poliamidas. El enlace amida (-CONH-) entre un aminoácido y otro aminoácido se denomina enlace peptídico. Se puede observar que sigue existiendo un grupo amino reactivo a la izquierda y un grupo carboxilo a la derecha.

Cuando se unen dos aminoácidos, el producto es un dipéptido:

Imagen que muestra aminoacido dipéptido


 

Cuando se combinan tres aminoácidos, se forma un tripéptido.

Imagen que muestra estructura de un tripeptido

 

Serilalanilcisteína

Cada uno de los terminales puede seguir reaccionando para unir más unidades de aminoácidos.

Imagen que muestra más uniones de aminoacidos

 

El extremo de la molécula de proteína que tiene un grupo carboxilo libre se denomina terminal C. El extremo que tiene un grupo amino libre se denomina N.

Una molécula con más de diez unidades de aminoácidos se llama polipéptido.

Cuando la masa molar de un polipéptido es mayor de 10 000, se denomina proteína. La distinción entre los polipéptidos y las proteínas es arbitraria, y no siempre se aplica.

Los 20 aminoácidos existentes difieren solo en las cadenas laterales, las cuales pueden ser otros grupos funcionales o cadenas hidrocarbonadas.

Ejemplo de cadenas laterales variablesEjemplo de cadenas laterales variables

Ejemplo de cadenas laterales variables

Los aminoácidos tienen un grupo ácido y uno básico. En solución acuosa, el ión hidrógeno del ácido carboxílico es transferido al grupo básico que es el amino: el producto resultante es una molécula polar.

Dipéptido, con ambos aminoácidos cargados

Dipéptido, con ambos aminoácidos cargados

Polímeros sintéticos

Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.

El polibutadieno, un elastómero sintético, se fabrica a partir del monómero butadieno, que no posee un metil en el carbono número dos, siendo esta la diferencia con el isopreno.

CH2 = CH – CH = CH2
1,3 -butadieno

El polibutadieno tiene regular resistencia a la tensión y muy poca frente a la gasolina y a los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar con ellos los neumáticos.

Policloropreno o neopreno

Policloropreno o neopreno

El policloropreno o neopreno, se fabrica a partir del 2-cloro-1,3-butadieno. El neopreno presenta mejor resistencia a la gasolina y los aceites y se utiliza en la fabricación de mangueras para gasolinas y otros artículos usados en las estaciones de servicio.

Un copolímero es el producto que se forma por la mezcla de dos monómeros, y en cuya cadena existen las dos unidades. El caucho estireno-butadieno (SBR) es un copolímero que contiene un 25% de estireno y un 75% de butadieno. Un segmento de este copolímero es el siguiente:

Imagen que muestra un copolimero de caucho estireno-butadieno

 

Este polímero sintético es más resistente a la oxidación y a la abrasión que el caucho natural, pero sus propiedades mecánicas no son tan óptimas. Al igual que el caucho natural, el caucho estireno-butadieno contiene dobles enlaces capaces de formar enlaces cruzados. Este material se usa, entre otras cosas, para la fabricación de neumáticos.

Se ha logrado sintetizar el poliisopreno, un compuesto idéntico en todos los sentidos al caucho natural, solo que no se extrae del árbol del caucho.

Polimerización

Para formar un polímero existen dos caminos factibles: polimerización por adición y polimerización por condensación.

- Polimerización por adición: los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico contiene todos los átomos del monómero inicial. Un ejemplo de esto es la polimerización del etileno (monómero) para formar el polietileno, en donde todos los átomos que componen el monómero forman parte del polímero.

Esquema de polimerización por adición

Esquema de polimerización por adición

- Polimerización por condensación: en este caso, no todos los átomos del monómero forman parte del polímero. Para que dos monómeros se unan, una parte de éste se pierde.

Esquema de polimerización por condensación

Esquema de polimerización por condensación

Imagen de un polímero. POLÍMEROS QUE NOS RODEANEducarchile¿Qué es un polímero? Un polímero es una macromolécula que tiene elevado peso molecular, en la que se repiten pequeños eslabones estructurales hasta formar una gran molécula. Esta característica hace que tenga propiedades y comportamientos distintos a una molécula común. Ir a la actividad
Imagen de un polímero ¿CÓMO SE FORMA UN POLÍMERO?EducarchileLos polímeros sintéticos se obtienen por un proceso de polimerización, que puede ser por adición o por condensación de monómeros. La mayoría de ellos sólo se obtienen por uno de ambos métodos, de modo de lograr mejor rendimiento de reacción, menor cantidad de contaminantes o residuos o bien alcanzar el producto deseado por esa vía. Ir a la actividad
Imagen de un polímero Guía del docente: Polímeros naturales y sintéticos
Educarchile
Descripción curricular

-Nivel: 4º Medio

-Subsector: Ciencias químicas.

-Unidad temática: Polímeros orgánicos e inorgánicos sintéticos y naturales.

-Palabras clave: Monómero, polímero, polimerización.

- Contenidos curriculares:

Concepto de polímero. Formación de polímeros de adición. Descubrimiento y aplicaciones

comerciales de algunos polímeros. Caucho sintético y natural. Vulcanización.

Composición de péptidos: Aminoácidos esenciales. Estructura y propiedades de péptidos y

polipéptidos. Niveles de organización de proteínas. Importancia de la estructura de las

proteínas en relación con su función biológica.

 Desnaturalización de proteínas. Clasificación de proteínas. Estructura simplificada y

replicación de ácidos desoxirribonucleicos.

-Contenidos relacionados:

-1° Medio

 Petróleo

 Los procesos químicos

 Los materiales

-2° Medio

 Modelo atómico de la materia

 Química orgánica

-3° Medio

 Cinética

 Reactividad en química orgánica

-4° Medio

 Procesos químicos industriales

- Aprendizajes esperados

 Reconocen las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su

formación.

 Distinguen las diversas propiedades físicas de materiales poliméricos y comprenden sus

aplicaciones en la elaboración de materiales de uso común.

- Aprendizajes esperados de esta actividad:

 Comprender qué es un polímero y cómo está formado.

 Comprender que usamos diariamente cosas formadas por un polímero.

 Distinguir entre polímeros naturales y sintéticos.

 Conocer las reacciones que permiten obtener un polímero.

- Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl :

- Ficha: Polímeros naturales y sintéticos

- Juego: “Quién sabe más” Polímeros

- Animación: “Polimerización por adición y por condensación”

- Diapositivas digitales (ppt): “Polímeros sintéticos y naturales”

- Actividades propuestas para este tema:

En este documento usted encontrará dos actividades para el tema Polímeros naturales y sintéticos.

La actividad “Polímeros que nos rodean” pretende que sus estudiantes busquen

polímeros que utilizamos en la vida diaria. Por ejemplo: tipos de plástico, caucho sintético o

natural, ADN, plumavit, entre otros.

La actividad “¿Cómo se forma un polímero? pretende que sus estudiantes conozcan

las reacciones que permiten obtener un polímero.

 

A continuación encontrarás los contenidos que tratan estas actividades y sugerencias sobre cómo desarrollarlas con tus estudiantes.

También podrás darle a conocer que los alumnos se pueden apoyar de una animación q se

encuentra en el portal educarchile:

http://www.educarchile.cl/Userfiles/P0001/File/quimica_polimerizaciones.swf y darás a conocer que pueden hacer uso de las diapositivas “polímeros sintéticos y naturales”,

como material de apoyo, que se encuentra en el portal educarchile.

 

ACTIVIDAD: Polímeros que nos rodean

 

2H

 

1. Mapas de contenidos tratados

 

mapa1

 

2. Desarrollo de la actividad: Polímeros que nos rodean

Paso 1

Esta actividad pretende que sus estudiantes comprendan qué es un polímero, y que además

identifiquen a estas macromoléculas en los objetos que nos rodean.

Para comenzar esta actividad, sugerimos que revisen:

- ¿Qué es un polímero?

- ¿Cómo está formado?: unidades estructurales.

- ¿Cómo llegó a formarse?: polimerización.

Revisen los conceptos de polímero, dímero, monómero y polimerización.

Comente a sus estudiantes que existen polímeros naturales y sintéticos.

Puede motivar a sus estudiantes a que ellos encuentren algunos ejemplos y para ello sugerimos las siguientes preguntas:

- ¿De qué está hecho el aparato telefónico?

- ¿Qué es plástico?

- ¿Qué son las proteínas?

Comente algunos ejemplos, como ADN, proteínas, plásticos, neumáticos, entre otros.

 

Paso 2

Dé una información común a todos sus estudiantes del tipo de material bibliográfico que requieren para informarse sobre los polímeros y sus monómeros que forman cosas que nos rodean, tanto impreso como en internet, como puede ser en el portal de educarchile o en otros centros de recursos.

Distribuya la Guía para el estudiante donde aparecen las actividades vinculadas a este tema. Esta guía se encuentra disponible en el portal educarchile.

Pídales a sus estudiantes que se reúnan en pares, lean la guía y luego realicen la actividad.

 

Actividad

1. Busca polímeros que utilices en tu vida diaria y realiza una lista de al menos 8 polímeros que se encuentren presentes en tu entorno.

Puedes buscar en el sitio web de educarchile o bien en el siguiente sitio:

http://www.textoscientificos.com/polimeros

 

2. Clasifica los ocho  polímeros que buscaste en:

a. Naturales

b. Sintéticos

 

3. Indicar el monómero de cada polímero.

 

4.  De acuerdo a la pregunta 2, para cada polímero describe su mejor utilidad, según lo observado en la vida cotidiana.

A continuación encontrará una lista de polímeros sintéticos y naturales, sus respectivos monómeros y su uso para que lo tengas como apoyo en la actividad, en los siguientes cuadros están las respuestas de la actividad anteriormente mencionada.

 

Poli 

 

poli2

 

Paso 3

A modo de conclusión, utilice la tabla para reflexionar acerca del uso de los polímeros hoy en día.

Reflexione con sus estudiantes acerca de la cantidad de materiales, instrumentos y accesorios que se pueden fabricar con polímeros, tanto naturales como sintéticos.

Observe si ellos y ellas comprenden que la mayoría de las cosas que nos rodean son un polímero.

 

Actividad: ¿Cómo se forma un polímero?

 

2H 

 

1. Mapa de contenidos tratados.

 

mapa2

 

2. Desarrollo de la actividad: ¿Cómo se forma un polímero?

Paso 1

Esta actividad pretende que sus estudiantes conozcan las reacciones con las que se sintetiza un polímero.

Para comenzar la actividad, repase:

- ¿Qué es un polímero?

- ¿Qué es un monómero?

- ¿Cómo se forma un polímero?

 

Recuerde ambas reacciones para realizar un proceso de polimerización, ya sea por adición y por condensación, pero no las defina.

 

Paso 2

Distribuya la Guía para el estudiante disponible en el portal educarchile.

Pídales a sus estudiantes que se reúnan en pares y luego lean la guía.

Pueden hacerlo también en línea.

 

Paso 3

Después de que sus estudiantes reúnan la mayor cantidad de información posible acerca de los métodos para obtener un polímero sintético, que respondan las preguntas que tienen en la guía, cuyas respuestas se encuentran a continuación.

 

1. Explica de la mejor forma que entiendas una reacción para polimerizar por adición.

Los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico contiene todos los átomos del monómero inicial. Un ejemplo de esto es la polimerización del etileno (monómero) para formar el polietileno, en donde todos los átomos que componen el monómero forman parte del polímero.

 

2. Explica de la mejor forma que entiendas una reacción para polimerizar por condensación.

En una polimerización por condensación no todos los átomos del monómero inicial forman parte del polímero. Para que dos monómeros se unan ocurre una reacción química en la que uno de los productos es el polímero esperado. Sin embargo, en este caso existe otro producto formado por parte del monómero que corresponde al residuo de la reacción. Por lo general, este residuo de la reacción es una molécula pequeña, como por ejemplo: HCl (ácido clorhídrico). El polímero formado contiene parte de los monómeros iniciales de la reacción.

 

3. ¿Cuál es la diferencia entre ambas reacciones según lo entendido?

La gran diferencia entre ambas es que en la polimerización por adición, el polímero está formado por todos los átomos del monómero inicial; en cambio, en la polimerización por condensación, una parte del monómero no forma parte del polímero.

 

4. ¿Crees q la reacción de polimerización es de vital importancia en el comercio mundial?

Desde el punto de vista comercial, la polimerización. Probablemente es la reacción más importante en química orgánica ya que los polímeros constituyen una gran porción de las ventas de productos orgánicos.

 

5. ¿cuales crees que son las ventajas o beneficios que nos entregan lo polímeros?

Tienen muchas ventajas con respecto a otros materiales:

Son, en general, materiales ligeros.

Son muy buenos aislantes de la electricidad.

Son resistentes a la corrosión y a la acción de agentes químicos.

Son fáciles de fabricar y su moldeo es sencillo y puede realizarse mediante diversos métodos.

Son más baratos que otros materiales como la madera o los metales.

 

6. Realiza un esquema de polimerización por adición y otro por condensación. 

 

Mono

 

Paso 4

Para finalizar la actividad, pídales a los estudiantes que se reúnan en grupos de cuatro o cinco y, por grupo, hagan esquemas de ambas polimerizaciones, que ilustre ambos métodos.

Pueden utilizar, entre otros materiales:

- Pelotas de plumavit

- Cartulinas

- Bolitas

- Porotos, lentejas

- Papel, etc.

Por último, en el portal de educarchile encontrará el juego “Quien sabe más”, polímeros. Invite a sus estudiantes a desarrollarlo al final de la clase o en su tiempo libre, ya que les permitirá reforzar los conceptos relacionados: Los materiales, Reactividad en química orgánica, Química orgánica.

Información

Técnica

Descripción BreveEl siguiente recurso educativo entrega los contenidos relacionados con la materia de química de cuarto medio: Polímeros sintéticos y naturales. Contiene imágenes, sugerencias metodológicas y actividades relacionadas.
Temas relacionados

» Animación:
Polimerizaciones

» Diapositivas digitales:
Polímeros sintéticos y naturales

» Juegos:
¿Quién sabe más? Polímeros

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
4° medioQuímicaPolímeros sintéticos y naturales

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