Quimica Macromolecular

 

 

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

 

GUIA DE ESTUDIOS

Q U I M I C A

M A C R O M O L E C U L A R 

TERCER SEMESTRE

Quito- Ecuador

Septiembre 2012 Profesora : Ing Ana E E.. Machado C.

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PRESENTACION

El prese presente nte traba trabajo jo prep preparado arado como guía de estu estudios dios , tiene tiene como fina finalidad lidad apoy apoyar ar a llos os estudiantes en el aprendizaje de temas variados de Química Orgánica como son : Colorantes, Polímeros, Surfactantes Surfactantes y Plaguicidas, procurando con su empleo optimizar el tiempo dedicado a la materia, materia, al tra trabajo bajo prác práctico tico,, al desarr desarrollo ollo de dest destrezas rezas y hhabil abilidade idades, s, a la adqu adquisici isición ón de competencias como ser analítico, crítico y reflexivo dentro del marco de un aprendizaje efectivo. Los temas temas pplant lanteados eados,, son ddesarro esarrollado lladoss con el fin de pro proporci porcionar onar una fformaci ormación ón

teóri teórica ca y

 práctica, relacionando losales estudidel estudiantes antes momento entorno en se desenvuelven, con las neces necesidad idades es aactu actuales país país,a, cada incen incentivá tivándol ndolos oscona elproye proyectars ctarse e el encual la apli aplicació caciónn en las actividades industriale , en la generación ddee materias primas nnecesarias ecesarias en el campo productivo y dispuestos a contribuir en la ssolución olución de los problemas presentados. Los compuestos mencionados en el programa son estudiados en su estructura química, su obtención y prep preparació araciónn indus industrial trial , sus prin principa cipales les prop propiedad iedades es física físicass y químicas y en espec especial ial en sus aplicaciones, dedicando un ttiempo iempo importante al ttrabajo rabajo de co consultas nsultas , exp exposiciones osiciones , y vi visitas sitas industriales.

PROGRAMA 2

 

Exploración de conocimientos. Colorantes: Color, Sustancia coloreada, Colorante . Colorantes Naturales. Obtención. Colorantes Sintéticos. Sintéticos. Clasificació Clasificaciónn por su estructura: -

azo azoico icos, s, del tri trifen fenilm ilmeta etano, no, ni nitra trados dos,, qui quino noide idess e ind indigo igoide ides. s.

Clasificación por su uso: -

di dire rect ctos os,, mo mord rdie ient ntes es,, a la ti tina na , aazo zoic icos os..

Teñido. Indicadores. Blanqueadores ópticos.

Aplicaciones. 

Polímeros: Concepto, Clasificación: Clasificación: Polímeros na naturales, turales, arti artificiales ficiales y sintéticos. Polimerización: - Por adición . -

Por condensación.

Control estereoquímico. Coopolimerización. Métodos de Polimerización. Materias Primas. Caucho , Caucho natural , Caucho sintético. Biopolímeros.

Aplicaciones.-

Agentes Tensoactivos. Concepto, Clasificación por su estructura: -

Ió Ióni nico cos, s, N Noo ió ióni nico cos, s, A Anf nfót óter eros os..

Clasificación por su uso: -

Emu Emulsi lsific ficant antes, es, Hu Humec mectan tantes tes,, Dete Deterge rgente ntes, s, Dis Disper persan santes tes.. Aplicaciones.

COLORANTES 3

 

COLOR. El color color es el rresult esultado ado de un unaa seri seriee comp compleja leja de respu respuesta estass fisi fisiológ ológicas icas y ppsicol sicológica ógicass a las radiaciones de longitud longitud de ond ondaa situadas en el iintervalo ntervalo de 4000 4000-7500 -7500 Aº cuando estas in inciden ciden en la retina del ojo. λ E

----------/------------/4000---------------/7500------------/----------------------/-----------------Rx

UV

V

IR

Ondas de Radio

Microondas

Cuando todas las radi radiaciones aciones del iintervalo ntervalo mencionado inciden en la retina simultáneamente, se  percibe el color blanco; si no llega ninguna radiación se percibe el negro u oscuridad ; cuando a la retina llega solo un rango estrecho de longitudes longitudes se observan colores solos. Es deci decirr que la mayoría de color colores es que se observ observan an en la natural naturaleza eza se deben a la absorc absorción ión de ciertas longitudes de onda de luz visible por los compuestos orgánicos. Resulta una sensación visual de color complementario al color asociado con la emisión , en la región abs absorbida. orbida. COLORES DEL ESPECTRO VISIBLE.

Longitud de onda

Color visto después

Color visto después

emitida o absorbida

de la emisión

de la absorción

4100 A °

violeta

amarillo

4600 “

azúl

naranja

5400 “

verde

rojo

5800 “

amarillo

violeta

6100 “

naranja

azúl

7000 “

rojo

verde

COMPUESTOS COLOREADOS. Algunos compuestos se presentan coloreados , esto se debe a que ciertas estructuras orgánicas tienden a originar color, mientras que otras no lo hacen. Estas estructuras parciales necesarias para la aparición de color se denominan cromóforos. (1876). CROMOFOROS. 4

 

Son grupos grupos in insatu saturados rados qque ue al ab absorb sorber er radi radiacion aciones es de ci cierta erta lo longitu ngitudd de ond ondaa son capac capaces es de * experimentar transiciones de electrones π π , originando emis emisiones iones que se deben a la caída de los electrones que habrán sido elevados térmicamente a estados excitados , desde los niveles de energía más altos a los más bajos. Ej : C= C

-C = C-

-N=N-

- NO2 -

C=O

C=S

-

-

Estos grupos absorb Estos absorben en radiaci radiaciones ones en la regi región ón del espe espectro ctro visib visible le por la esta estabili bilizació zaciónn por  resonancia de los estados excitados. AUXOCROMOS. Existen Exis ten otros grup grupos os que dan lugar a una inte intensif nsificació icaciónn de color .Esto .Estoss son entidad entidades es que no  pueden experimentar transiciones transiciones π π*, pero si transic transiciones iones de electro electrones nes n. Ej: -OH

-OR

-NH2

-NHR

-NR 2

-X

Se clasifican en : fuentes de electrones, sustractores de electrones y los que actúan como ambos. Su presencia presencia y su estruc estructura tura son funda fundamenta mentales les en la afin afinidad idad quím química ica que presenta presentann con las superficies a teñirse. CROMÓFOROS: sistema insaturado conjugado AUXOCROMOS: -OH, NH2. Ejemplos:

 COLORANTES. Muchos compuestos coloreados son también colorantes, es decir sirven para teñir, otros sirven como indicadores. Un colorante colorante o tinte es una sustan sustancia cia coloreada , soluble , que se utiliza para dar color a un obj objeto eto determinado y se caracteriza: 1.- Porque absorbe fuertemente en la región del espectro visible. 5

 

2.- Porque se adhiere adhiere a una sup superficie erficie en virtud de una atracción química o fís física ica entre los grup grupos os del colorante y los grupos del objeto a teñirse, pueden ser: fi fibras bras textiles, pplumas, lumas, papel, etc.

COLORANTES NATURALES. Muchos

colorantes naturales se consideran inocuos para la salud y su uso es permitido

en diferentes campos sin restricciones. Antenaturales el cuestionamiento sobre los efectos nocivos de los colorantes sintéticos, los productos van ganando aceptación  principalmente en la tecnología alimentaria como en los lácteos, quesos, helados, repostería, mermeladas, yogures, conservas y ot otros. ros. En muchas plantas y en algunos animales se encuentran compuestos químicos con estructuras que responden a la conformación de un color colorante, ante, como en los siguien siguientes tes ejemplos:

Las naftoquinonas naftoquinonas y las antraquinonas.

Juglona

lawsona

ác carmínico

La juglona, le dá color a la cáscara de nuez. La lawsona se encuentra en el alheño,y se usa para teñir de rojo el cabello. El ácido carmínico es el principal principal pigmento de la cochinilla , constituída constituída por los cuerpos molidos del insecto coccus cacti L y usada como colorante para teñir de rojo alimentos y cosméticos.

Las antocianinas

Cianina (rosas rojas)

cianina (flores azules)

La may mayorí oríaa de flo flores res roj rojas as y azu azules les deben su color color a los glucó glucósi sidos dos ant antoc ocian ianina inass .El color  color   proporcionado por las antocianin antocianinas as se debe en parte al pH de la flor. flor.

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Las flores azules azules del aciano y las rosas rojas deben ssuu color a las cianinas. En las rosas ro rojas jas la cianina se encuentra en forma fenólica. En las flores azules la cianina se encuentra en forma aniónica , con uno de sus grupo gruposs fenólicos sin un pro protón. tón. Las antocianinas se degradan por efecto de la luz, en presencia de sulfitos, ácido ascórbico y calentamiento a alta temperatu temperatura ra en presencia de oxígeno oxígeno,, razón por la que para su utilización en alimentos deben ser mezclados con estabilizantes estabilizantes,, preservantes y otros aditivos.

Las clorofilas, pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales, claves en lafotosíntesis. Los carotenoides y xantofilas presentes en diversos vegetales, utilizados con frecuencia en tecnología alimentaria. El β- Caroteno ampliamente utilizado como aditivo en refrescos, helados, yogurt, conservas de  pescado y otros productos, productos, por su inocuidad , estabilidad y pod poder er colorante. Las xantofilas derivados oxigenados de los carotenoides, responsables del color amarillo y anaranjado. 

La bixina y norbixina obtenidos de extractos de la planta conocida como bija ( achiote), se utilizan para colorear produ productos ctos lácteos y en llaa fabricación de embutidos. El licopeno es el colorante rojo del tomate distribuído ampliamente en los vegetales. El rojo de la remolacha, es el extracto acuoso azuca azucarado rado de la raíz de la remolacha, por su inocuidad es preferido en la industria alimentaria. El índigo es el colorante más antiguo que se conoce, fue utilizado por los egipcios para teñir sus vestiduras. La púrpura de tiro, obtenida de los caracoles del género Murex, empleada por los romanos para teñir la toga de sus emperadores. em peradores. La alizarina conocida como rojo turco se obtiene de la raiz de la granza y fue empleada por los  británicos en los siglos 18 y 19 para teñir de rojo las

casacas de los soldados. 

OBTENCIÓN La obtención de estos colorantes se realiza generalmente por extracción extracción con solventes , valiéndose de la solubilidad que que estos presentan en solventes solventes adecuados, pudiendo pudiendo emplearse agua, alcoh alcohol, ol, éter, acetona, ácidos o bases , etc., siendo importante considerar las condiciones de trabajo como son la temperatura, agitación , tamaño de partícula , la relación soluto/ solvente, tiempo, pH. Luego de realizada realizada la extracción se procede a el eliminar iminar el solven solvente te por evaporación o destilación , y de ser necesario se procederá a la purificación. En ocasion ocasiones es hay prese presenci nciaa de gran cant cantida idadd de azúca azúcares res , los mis mismos mos que se sep separa aran, n, por  adsorción del coloranteteenpor unaext colu columna mna de rellena deluego Poliamida seto. separa el colorante ddel el adsorben adsorbente extracción racción concromatografía alcohol, pro procediendo cediendo a secarenelchip, produc producto. 7

 

Esta es un área área muy compleja debido a que diferentes países adoptan criterios propios para la permisión permis ión o prohib prohibición ición del uso uso de un colorante colorante natur natural, al, por lo que se s sugier ugiere e asesorarse asesorarse del cumplimiento de las diferentes legislaciones a nivel mundial. Las regulaciones locales también deben ser consultadas para cualquier aplicación específica.

COLORANTES SINTETICOS.

A partir ddel el siglo 19 los químicos revalorizaron el alq alquitrán uitrán ddee hulla residuo de la fabricación del gas de alumb alumbrado rado y obt obtenían enían por de destila stilación ción bence benceno, no, na naftale ftaleno no o an antrace traceno, no, compuestos poco conocidos hasta entonces , que se convirtieron en las materias  primas de la industria industria de colorantes. Durante muchos años años la anilina ob obtenida tenida primero de la des destilación tilación del alq alquitrán uitrán y luego a partir del  benceno fue el producto más importante en el campo de las síntesis. A partir de él se obtenían muchos colorantes colorantes en fo forma rma empírica y el éxit éxitoo alcan alcanzado zado muchas veces se debía al azar. El aparec aparecimien imiento to de la quím química ica orgán orgánica ica estru estructur ctural al en los años sesen sesenta ta permi permitió tió que las investigaciones de los coloran colorantes tes se funden en uuna na teoría sólid sólida. a. Gracias a la teorí teoríaa estructural los químicos determinaron la es estructura tructura de las moléculas, estimaron su reactividad y diseñaron ssíntesis íntesis racionales. Con las nuevas nuevas herramientas conceptuales la industria química creó múltiples co colorantes lorantes a pprecios recios asequibles.

CLASIFICACION POR SU ESTRUCTURA. Los colorantes se clasifi clasifican can de acuerdo con sus cromó cromóforos foros en : 1.- Azoicos. 2.- Colorantes del trifenilmetano trifenilmetano.. 3.- Nitrados. 4.- Quinoides. 5.- Indigoides. 1.- AZOCOLORANTESConstituyen uno de de los grupos más numerosos e importan importantes. tes. Son sustancias inten intensamente samente coloreadas. Pueden ser iintensamente ntensamente amarillas amarillas,, naranjas, rojas, azules o verdes, dependiendo de la es estructura tructura específica de la su sustancia. stancia. Casi la mitad de los colorantes de uso industrial en la actualidad son colorantes azoicos. Contienen el ccromóforo romóforo azo -N=N- y eell aux auxócromo ócromo puede ser básico como el –N –NH H 2 ó –N (CH3)2 ó ácido como el -OH. Su estructura se conoce por los productos de ssuu reducción enérgica con Sn y H HCl Cl a dos aminas. Ar - N = N - Ar X Ar – NH2 + NH2 - Ar X Son muy estables a la luz y al lavado. 8

 

La mayoría de los colorantes colorantes azoicos son ácidos ssulfónicos ulfónicos o sus sales. Los de peso molecular alto contienen 2,3,4 grupos azo y son sustantivos para el algodón. Preparación.Los colorantes azoicos se preparan en dos etapas 1.- Por diazoación de una amina aromática primaria. 2.- Por copulación copulación de la amina aromática diazoada con un fenol u otra aamina mina aromática. La diazoación diazoación se real realiza iza con HNO2 a baja temperatura. El HNO 2 inestable se genera con NaNO2 y HCl. ANARANJADO DE METILO Ej: ácido sulfanílico + dimetil anilina

anaranjado de metilo.

1.-diazoación

  2.- copulación

En la serie del del benceno la copulación se rea realiza liza en la pos posición ición para respecto al -OH ó al –NH 2, ó en la posición orto si la ppara ara está oocupada. cupada. Si est están án ocupadas las dos posiciones no hay ccopulación. opulación. Si el compuesto se trata con HCl y con ccalor, alor, se obtiene un compuesto rojo llamado helianti heliantina. na.

Si se trata con un agente reductor reductor se tiene la pérdida de colo color. r.

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Corresponden a este tipo de compuestos el rojo ppara, ara, rojo congo, pardo Bismark Bismark,, azúl directo 2, negro directo 38, etc.

DEBER ..- Consultar las estructuras de los colorantes indicados.

2.- COLORANTES DEL TRIFENILMETANO. Son hidroxi o amino derivados del ttrifenilmetano rifenilmetano CH ( C6H5) 3. Su intenso color se ddebe ebe a la resonancia de los iones trifen trifenilcarbonios ilcarbonios disimétricos. Los colores  brillantes se deben no solo a que absorben fuertemente partes del espectro , sinó que también reflejan partes del mismo.  No son fijos ni a la luz luz ni al lavado, salvo cuand cuandoo están sobre fibras acríl acrílicas. icas. Los más importantes son: son: verde de malaquita , fuscina , violeta violeta cristal , fluoresceína, fenolftaleína,etc. Son colores básicos para lana, sseda, eda, o algodón mordentados con ácido tánico. VERDE DE MALAQUITA. Se obtiene calentando calentando el benzaldehíd benzaldehídoo con dimetilan dimetilanilina ilina empleando HCl o Z ZnCl nCl 2 a 100° 100°C. C. Se obtiene primero el bis(p dimetil amino fenil) fenil metano conocido como leucobase (blanco) que por oxidación con PbO 2 en medio ácido a 0°C se convierte en el carbinol correspondiente correspondiente.. (color base del verde de malaquita) m alaquita) incoloro. En presenci presencia a sal de intensamente áci ácidos dos fu fuetes etes coloreada. y ccon on pér pérdida dida ddee agua el carb carbinol inol quinoidea, una

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se con conviert viertee en un unaa forma

 

FENOLFTALEÍNA. Se obtiene tratando tratando al anhídrido ft ftálico álico con fenol en pre presencia sencia de ácido su sulfúrico lfúrico a 160°C ddurante urante 2-3’ obteniéndose una lactona ddee base carbino carbinoll incolora . Esta lactona con NaOH en presencia de agua forma una base carbinol incolora qu quee al perder agua se tr transforma ansforma en un ccompuesto ompuesto de color  rojo.

3.- COLORANTES NITRADOS. Son derivados derivados mononitrado mononitradoss o polini polinitrados trados del benceno o naftaleno con algún grupo fenól fenólico ico o amino, uno de cuyos grupos nitro por lo menos están en posición orto o para con el grupo fenólico. Son colorantes ácidos de los que se preparan sus sales sódicas o amónicas. Tiñen directamente la lana lana y la seda , pero en general dan colores colores poco sólidos y de poca importancia. ACIDO PICRICO

AMARILLO NAFTOL S. El amarillo amarillo naftol S es la sal sódica del ácido 2,4 2,4-dinitro -dinitro naftol ssulfónico. ulfónico. Es uno de los pocos colorante colo rantess autori autorizados zados en al aliment imentación ación.. Se lo obtiene po porr nitraci nitración ón del ácido α -naft -naftol ol - 2,4,7trisulfónico. El amarillo naftol S tiñe la seda y el algodón en baño ácido.

4.- COLORANTES QUINOIDES. Son colorantes derivados hid hidroxi roxi o amino an antraquinonas traquinonas . El color que proporcion proporcionan an depende del mordiente empleado. Ej: la alizarina, alizarina, da ddiferentes iferentes colores según el mordiente , ssuu color eess amarillo ppero ero da rojo con aluminio y estaño, rojo pardo con cromo , violeta con magnesio y nnegro egro violeta con hierro. 11

 

Se obtiene por sulfonación de la antraquinona, dando el ácido antraquinosulfónico , luego por  fundición con álcali en presencia presencia de clorato de potasio y posterior tratamiento con ácido ácido sulfúrico da la alizarina.

La alizarina así obtenida se presenta como cristales rojo anaranjados anaranjados poco solubles en agua.

Los compuestos amino antraquinonas antraquinonas simples o derivad derivados os se conocen como colorantes dispersos dispersos y sirven para teñir acetato de celulosa, nylon, poliéster. Ej: el ácido carmínico.

Rojo disperso 15

Azúl disperso 3

DEBER: Consultar las estru estructuras cturas de los co colorantes lorantes in indicados. dicados.

Las quinonas simples no se fijan en las fibras, pero sí los compuestos más complejos. Las naftoquinonas juglona y lawsona también pertenecen a este grupo. 5.- COLORANTES INDIGOIDES. El índigo o añil es el colorante más antiguo que se conoce. Se extraía de un arbusto originario de Africa como glucósido glucósido,, el cual po porr hidrólisis daba glucosa e indoxilo y éste por oxidación daba el índigo.

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En el laboratorio laboratorio se obti obtiene ene a partir de anili anilina na con ácido clo cloro ro acétic acéticoo obten obteniéndo iéndose se la N- fenil glicina , que se cicla a indoxilo cuando se calienta con soda amida.. La oxidación al aire del indoxilo da el índigo.

El índigo cristaliza en prismas de color azul intenso, insoluble insoluble en la mayoría de disolventes.

CLASIFICACION POR SU USO. Desde el punto de vista industrial se clasifican en: 1. CO COLO LORA RANT NTE ED DIR IREC ECTO TO Es aquel que se aplica directamente a las fibras en disolución acuosa caliente, se conoce como colorante sustantivo o directo. Si el tejido posee grupos polares, como los presentes en las fibras polipeptídicas, la incorporación de un colorante con grupos amino amino o uno fuertemente ácido facilitará facilitará la fijación del mismo. Como los grupos formadores de sales atraen con más éxito al colorante, la lana y la seda se tiñen más fácilmente por este método. Así el amarillo Martius, cuyo grupo fenól fenólico ico ácido reacciona con las cadenas laterales básicas básicas de la lana o seda. El colorante debe unirse fuertemente a las fibras del material teñido para que sea resistente a los lavados. 2. CO COLO LORA RANT NTE E MO MORD RDIE IENT NTE E Es aquel que se hace insoluble sobre el tejido, por formación de un complejo o quelato con un ión metálico llamado mordiente. mordiente. Es decir, se forma un compuesto in intermediario termediario que une la fibra y el colorante. Este es un recurso utilizado para lograr que moléculas como la celulosa y sus derivados, que tienen  poca atracción por las moléculas del colorante, se unan efectivamente a los colorantes por un compuesto intermedio (mordiente, que se une a la fibra y al colorante). Uno de los más antiguos colorantes de este tipo es la alizarina, que origina diferentes colores según el metal utilizado. Ej: Con Al 3+ da un color rojo rosado Con Ba2+ da un color azul

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Quelato de alizarina-aluminio El tejido se trata trata primero con la sal metálica adecuada (Al, Cu Cu,, Co, Cr, compuestos de Sb, ácid ácidoo tánico) a continuación se sumerge en una solución fijadora para precipitar el mordiente en la fibra. Entonces el tejido así preparado se tiñe como en el tejido directo. 3. CO COLO LORA RANT NTE E A LA TI TINA NA Es aquel que puede aplicarse al tejido en forma soluble y luego se transforma químicamente en una forma insoluble. Algunos colorantes son insolubles en agua y en disolventes orgánicos, pero por reducción dan derivados incoloros solubles en los álcalis que se denominan leucoderivados o leucobases. El tejido se introduce en esta solución alcalina, el leucoderivado se une a la fibra y al someter el tejido al aire se oxida formándose nuevamente el colorante por la reconversión del colorante absorbido a la forma oxidada. La reducción se hacía antiguamente por fermentación en grandes cubas y por ello se llamaban colorantes de cuba o de tina. El índigo es un típico colorante a la tina, se obtenía por fermentación del glucósido indicán (contenido en los arbustos de la especia indigófera) que da por hidrólisis glucosa e indoxilo. Los tejidos se sumergen en la mezcla con indoxilo y se dejan secar al aire. La oxidación por el aire  produce el índigo azul azul insoluble. El índigo se depos deposita ita en la forma cis que se iso isomeriza meriza a trans.

4. CO COLO LORA RANT NTES ES AZ AZÓI ÓICO COS S Son los más numerosos e importantes y se denominan de desarrollo. Cuando un colorante azo, se forma sobre la superficie de la fibra, el proceso proceso se conoce como teñido  por desarrollo e impregnado. impregnado. El colorante es retenid retenidoo en la fibra a causa de su insolubilidad. insolubilidad.

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En el proceso de teñido, teñido, primero se impregna el tejido con un compuesto aromático activado activado hacia la sustitución electrofílica electrofílica y luego se ttrata rata con una sal de diazon diazonio io para formar el colorante. Este  proceso es adecuado para el estampado de tejidos tejidos.} .} Una pasta que contiene el copulador y un precursor diazo inactivo se estampa con rodillo sobre el tejido. El tratamiento del pre precursor cursor diazo con vapores de ácido ácido fórmico, calor o luz, forma la sal de diazonio activa que inmediatamente inmediatamente copula y forma el colorante sobre el tejido. Entonces se lava el tejido para quitar la pasta matriz. Ar -N=N-SO3- H+

Ar -N=N-N - CH2 - COO- Na+ CH3

Areno antidiazo sulfonato Activado por calor o luz

Areno diazo amino Activado por ácido

Los precursores usados son los antidiazos sulfonatos y los diazoamino compuestos

T E Ñ I D O

El teñido es la acción que hace que una tela, paño ó cualquie cualquierr otra superficie ad adquiera quiera un color  distinto dist into de dell que tenía. Para que el teñ teñido ido dé resu resultado ltadoss de buena cali calidad dad se requi requiere ere que exis exista ta afinidad entre el colorante y la superficie a teñirs teñirse, e, es decir una atracció atracciónn química o físi física ca entre los grupos funcionales existentes existentes en el colorante y los grupos del objeto a teñirse. La lana y la seda que son fibras polipep polipeptídicas tídicas son los mate materiales riales más fácil fáciles es de teñir debido a que contienen muchos grup grupos os polares amino y carboxilo que pueden interactuar con las moléculas ddel el colorante. En el caso de las fibras sintéticas sintéticas como el polipropilen polipropilenoo y otras hidrocarbon hidrocarbonadas, adas, la tinción resulta dificil porque no hay grupos funcionales qu quee atraigan al colorante. L a tinción de estos compuestos como orlón, orlón, ny nylon, lon, dacrón se log logra ra mediant mediantee la incorporación de compl complejos ejos me metal tal colo colorante rante al  polímero es decir la utilización de mordientes.

CLASES DE TEÑIDO 1.- TEÑIDO DIRECTO.Es aquel que aplic aplicaa directa directamente mente el colora colorante nte a la fibra cuan cuando do entre los dos exist existee la afini afinidad dad física y química necesaria necesaria dependiendo de los ggrupos rupos funcionales presentes. Estos tintes se pueden aplicar directamente, son colorantes azoicos solubles que tienen la propiedad de teñ teñir ir mat materi eriale aless cel celuló ulósic sicos os com comoo alg algodó odón, n, ray rayón ón de visco viscosa, sa, pap papel, el, med median iante te sol soluci ucione oness alcalinas o neutras formando al secarse secarse complejos insolu insolubles. bles. El rojo congo es un ejemplo de es este te tipo que tiñe al algodón con sólo sumergirlo en una solución ca caliente liente del tinte.

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Consiste en prepar Consiste preparar ar una soluc solución ión del colo colorante rante en agua hi hirvien rviente te .Introd .Introducir ucir en la solu solución ción la  prenda a teñir y luego sacarla, enjuagarla con agu agua, a, escurrirla y dejarla secar. Se tiñen por este proceso las fibras polipeptídicas con colorantes del tipo amino o fuertemente ácidos. 2.- TEÑIDO CON MORDIENTE.El mordiente es una compuesto metálico hidróxido normalmente de colorante-mordiente-tela estaño, cromo, hierro o aluminio, y ayudan fijar el colorante a la de tela, formándose un complejo insoluble que mejorará el teñido dándole resistencia al lavado y a la luz. Un ejemplo de éste es la alizarina que con hidróxido de aluminio como mordiente produce un tinte llamado pavo rojo, otro mordiente con el mismo colorante dará otros colores. Se aplica cuando las fibras no tienen la suficiente atracción hacia las moléculas del colorante siendo necesaria la utilización de un intermedio que es el mordiente. Para su realizació realizaciónn se aplica sobr sobree la fibra primero el mord mordiente iente,, luego una solu solución ción fij fijadora adora y finalmente el colorante. Se saca el tejido, se lava ccon on agua fr fría ía y se deja secar. 3.-TEÑIDO A LA TINA.El índigo es un ejemplo de este grupo, este colorante desarrolla el color azul insoluble cuando se le expone al oxígeno oxígeno del aire. Estos tintes se usan para teñir el algodó algodón, n, lino, rayón. Se aplica aplica cuando el colorante es insoluble en agua y aplicado en su forma reducida en presencia del aire se oxida hasta obtener la estructura final. Para su realización, primero se reduce el índigo a leucoíndigo o índigo índigo blanco incoloro, se prepara una solución de éste y se introduce el tejido hasta empaparlo bien . Luego se saca el ttejido ejido y se lo  pone a secar al ambiente observando que la pprenda renda adquiere el color azu azul.l. 4.- TEÑIDO TEÑIDO DE D DESARROLLO.ESARROLLO.Emplea color Emplea colorante antess directos que cont contienen ienen uno o varios grupos grupos aminos libres o hidrox hidroxilo ilo en  posición meta o para con respecto respecto al grupo azo. En el teñido el colorante se prepara sobre la fib fibra ra . Se aplican las aminas aromáticas y fenoles que copulan con los compuestoa compuestoa diazoados , dando colores muy firmes firmes.. Se introduce el tejido de algodón bien limpio en una solución de un compuesto aromático ( amina o fenol ) activado activado hacia la sustitu sustitución ción electrofílica, Una vez empapado se lo saca y deja secar. Se pasa luego luego el te tejido jido a una so solución lución fría de la ssal al de diazo diazonio nio ,se lo eempapa mpapa uniformemente ,se lo saca y deja secar.

INDICADORES Son compuest compuestos os orgánico orgánicoss coloreados que cambian reversiblemente de color con las variaciones de Ph , por lloo qu quee se le less ut util iliz izaa a men menud udoo para para in indi dica carr el punt puntoo fi fina nall en la lass valoraciones. Otro tipo de indicadores indicadores son aquellos aquellos que cambian de color con los cambios en el potenci potencial al de oxidación oxid ación de lo loss reactiv reactivos os en solu solución ción y son usad usados os para medi medicion ciones es de agente agentess oxidan oxidantes tes y reductores. 16

 

Los papeles indicadores son papel filtro impregnados con una o varias de estas soluciones. Los indicadores indicadores no necesi necesitan tan afinidad por las fibras a diferencia de los colo colorantes, rantes, sin emba embargo rgo la intensidad de color es necesaria al menos en un unaa de las formas ddel el indicador. Los indicadores pueden ser de varias clases, entre ellos los trifenilmetanos básicos básicos,, las ftaleínas, los nitro y azo compuestos. El principio utilizado por por los indicadores de pH es una diferencia entre el mesomerismo de la forma ácida o básica de un indicador y sus sales. Dos indicadores típicos son el anaranjado de metilo y la fenolftaleína. El anaranjado anaranjado de metilo ( 1 ) es rojo en medio ácido de pH in inferior ferior a 3.1 y amarillo en solu soluciones ciones de pH > a 4.4. La fenolftaleína ( 2 ) cambia su color en la parte alcalina , siendo incolora bajo lo loss 8.3 y roja a un  pH de 10. En soluciones soluciones fuertemente alcalinas ssee vuelve incolora. 1)

rojo

anaranjado

amarillo

………………/……./…...………………………………………………………. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 1111 1122 1133 1144 …………………………………………./.. ……………………………../…….. 2) Los indicadores ácido – base.

incolora

roja

incolora

cambian de color porque su sistema cromofórico cambia en una reacción

1.- EL ANARANJADO DE METILO. En solución ácida ácida el anaranjado de metilo existe como un híbrido de reson resonancia ancia de una estructura azo protonada protonada de color rojo. El átomo de Nitrógeno del azo no es excesivamente básico, el grupo azo protonado pierde el ión Hidrógeno a un pH 4.4 . La ppérdida érdida de este protón altera llaa estructura electrónica del compuesto, dando un cambio de color de rojo a amarillo.

2.- LA FENOLFTALE FENOLFTALEINA. INA.

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En medio ácido existe en forma lactónica incolora, pués el carbono central sp 3 saturado aisla e impide la conjuga conjugación ción de los tres anillos bbencénicos. encénicos. A valores superiores a 8.3 se pierde un hidrógeno fenólico , se abre el anillo lactónica lactónica y el carbono 2 central adquiere la configuración sp . De esta manera los anillos se conjugan , el sistema extendido de electrones que resulta explica el co color lor rojo de la fenolfta fenolftaleína leína en disolucion disoluciones es moderadamente alcalinas. En medio fuertemente básico, el carbono central central de la fenolftaleína se hidroxila y se convierte al 3 estado sp , aislando aislando nuev nuevamente amente lo loss tres sistemas volviéndose la solu solución ción incolora.

BLANQUEADORES OPTICOS. Desde el punto de vista de transiciones transiciones de energí energíaa , son más intere interesante santess que los coloran colorantes tes , la nuevaa clase de comp nuev compuest uestos os llama llamados dos blan blanquead queadores ores ópti ópticos. cos. Est Estos os corre correspon sponden den a un tipo de compuestos fluorescentes. La fluorescencia es la capacidad de un compuesto de abso absorber rber luz de alta energía (UV) y emitirla en transi transicio ciones nes ccort ortas as de ene energí rgíaa más baj bajaa en la reg región ión ddel el esp espect ectro ro vis visibl ible. e. Así muc mucho hoss compuestos ordinarios fluorescen ej: el antraceno, el fluoreno, la fluoresceína. Las características características de un blanqueador óptico son que debe ser incoloro y debe emitir luz azul. El valor práct práctico ico de eesto sto es cont contrarres rarrestar tar la abso absorción rción aazul zul (amari (amarilleo) lleo) ddee las te telas las a ca causa usa de llaa suciedad acumulada y de la descomposic descomposición ión de ciertos componen componentes tes de las telas. Así la ropa lavad lavadaa con una mezc mezcla la deterg detergente ente qu quee contien contienee un blanqu blanqueador eador óp óptico tico se pone más  blanca. Un blanqueador blanqueador óptico típ típico ico es el blankophor R, en el cu cual al no se encu encuentra entra un sist sistema ema conjugado largo, lo que hace que no absorba luz en la región visible, pero la presencia de dos sistemas de difenil urea y un sistema central del estilbeno hace que absorba fuertemente en la reg región ión del UV cercano , emitiendo luz en la región visible en el extremo azul del espectro.

18

 

APLICACIONES: consulta

P O L I ME R O S

Los polímeros polímeros son molécu moléculas las gigan gigantes tes o macro macromoléc moléculas ulas.. Son sustan sustancias cias de peso molecul molecular  ar  elevado formadas por un gran número de unidades denominadas monómeras, un unidas idas por enlace covalente y que en determinado ord orden en se repiten en la ag agrupación. rupación. Estos altos polímeros pueden ser naturales, artificiales o sintéticos. Los altos polímeros naturales son los que se presenta presentann en la naturale naturaleza za en los reino reinoss vegeta vegetall y animall , por ejemplo anima ejemplo:: polisac polisacárido áridoss como el algodón y la celulo celulosa, sa, proteí proteínas nas como la seda , la caseína, la lana, las enzimas, enzimas, el hule, el caucho, los ácidos nucleicos,etc nucleicos,etc.. Los alto altoss polí polímeros meros artif artificial iciales es lla llamad mados os tamb también ién se semis misint intéti ético coss , son los obte obtenid nidos os por  transformación química química de los altos po polímeros límeros naturales ,sin que se destruya de mo modo do apreciable su naturaleza macromolecular macromolecular .Ejemplo: la nitrocelulos nitrocelulosa, a, la seda artificial obtenida a partir de la celulosa, la galatita que se obtiene de la caseína ,o la goma y ebonita del caucho natural. Loa altos polímeros sintéticos son los que se obtienen por vía de síntesis síntesis a partir de sustancias de  bajo peso molecular. Ejemplo: el nylon obtenido de diaminas y ácidos alifáticos dibásicos, el  poliestireno del estireno, estireno, etc. Por este método se obtienen obtienen una gran varied variedad ad de productos. Así nos vestimos vestimos co conn ropa de poli poliéster éster , util utilizamo izamoss silla sillass de vinilo vinilo,, mesas de fór fórmica, mica, fibra fibrass  poliacrílicas o de polipropileno, paracaídas de nylon, pinturas de látex, recubrimientos de  poliuretano, el hule en los neumáticos, vajillas de melamina, envolturas para alimentos, revestimientos de teflón, cepillos, cepillos, pegamentos, aislantes, válvulas válvulas para el corazón ,etc. Se presentan estos polímeros con propiedades elásticas co como mo el cauch caucho, o, como fibras para tejer  comoo el algod com algodón ón o la seda, plás plástic ticos os com comoo hoj hojas as delg delgada adas, s, sóli sólidos dos duro duross y mol moldea deabl bles es ó revestimientos. El númer númeroo de m monó onómer meros os con conten tenido idoss en el el po polím límero ero rec recibe ibe eell nom nombre bre ddee POLIMERIZACION . Su valor suele variar mucho aún dentro del mismo polímero.

GRA GRADO DO DE

Un alto polímero polímero es por ejemplo el polietil polietileno, eno, que se obti obtiene ene al calentar et etileno ileno en presen presencia cia de catalizadores adecuados.

n CH2=CH2 -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2(-CH2-CH2-)n el grado de polimerización polimerización en este caso puede ser de 1000 a 150.000. 19

 

CLASIFICACION Por la forma de las macromoléculas los altopolímeros se clasifican en: lineales, reticulados y ramificados. 1.- POLIMERO LINEAL. Cuando las unidades que forman la macromolécula están unidas por sus extremos formando una una cadena sin enlaces en entre tre las cadenas. Estos polímeros a meno menoss que tengan un peso molecular elevado se pueden genera generalmente lmente disolver y al calentar calentarse se reb reblande landecen cen o fund funden en por lo que se pue pueden den fo formar rmar fi fibras bras o mold moldear ear en llaa forma deseada. Se dice que estos polímeros son termoplásticos termoplásticos.. 2.- POLIMERO RETICULADO. Cuando las cadenas de polímero están unidas Entre sí por numerosos puntos, el polímero es una molécula constituyendo una especie de tridimensional, red. Estos polímeros son insolubles insolubles e infusibles. Ciertos polímeros lin lineales eales llamados termoestables (que se estabilizan estabilizan por el cal calor) or) contienen ggrupos rupos que al ca calentarse lentarse reaccionan para dar polímeros entrecruzados . 3.-POLIMEROS RAMIFICADOS. Aquellos que están constituídos por macromoléculas en las que la cadena principal presenta ramificaciones laterales y a su vez estas cad cadee nas laterales pueden est estar ar también rramificadas. amificadas.

De acuerdo a su composición qu química ímica se clasifican en en:: Carbopolímeros contienen C e H Carboxipolímeros

“

C, O , H

Carboazopolímeros

“

C, N , H a veces O

Carbotiopolímeros

“

C, S , H

Siloxipolímero

“

Si, O , H

“

De acuerdo a sus sus propiedades ffísicas ísicas se clasifican en: Termoplastos , duroplastos y elastómeros. 20

O, N

 

1.-TERMOPLASTOS.Aquellos que por acción del calor reblandecen en forma reversible, solidificándose al enfriar. Están formados por moléculas moléculas lineales o poco reticu reticuladas. ladas. 2.- DUROPLASTOS.Los que por acción del calor se endurecen de forma irreversible, descomponiéndose al fundir . Estánn constitu Está constituídas ídas por macromo macromolécu léculas las reticu reticuladas ladas,, que por el proceso de endureci endurecimient mientoo se reticulan más. 3.- ELASTOMEROS.Son sustancias macromoleculares macromoleculares de elastic elasticidad idad similar al caucho caucho,, formados por unidad unidades es unidas transversalmente por puentes de enlace.

POLIMEROS TERMOPLASTICOS POLIMERIZACION. La polimerización se realiza: •

•

 por adición y  por condensación, dependiendo de los los monómeros que interven intervengan gan en la reacción.

Por adición polimerizan las moléculas insaturadas como : eteno. propeno, isopreno ,etc., para dar   polietileno, polipropileno,poli polipropileno,poliisopreno. isopreno. Por condensación polimerizan polimerizan compuestos como alcoho alcoholes les polifuncionales polifuncionales,, anhídridos, aminas, e isocianatos para fo formar rmar ésteres ésteres,, amidas ó uretanos . POLIMERIZACION POR ADICION. La polimerización por adición se realiza de 3 maneras : •

•

•

 por vía de radicales.  por vía iónica,  por coordinación. coordinación.

Mecanismo por vía de radicales. Muchos alquenos participan en la polimerización por radicales libres al calentarse con iniciadores. Por ejemplo el estireno se convierte en poliestireno al calentarlo a 100 º con peróxido de benzoílo. El polietileno polimeriza medi mediante ante iniciadores a 3000 at y 200º C. (baja den densidad) sidad) El mecanismo se realiza en 3 etapas: •

Iniciación.

•

Propagación

•

Terminación 21

 

Iniciación.- Descomposi Descomposición ción tér térmica mica o fotoq fotoquímic uímicaa del inici iniciador ador (pe (peróxid róxido) o) y radical alquílico.

prepa preparació raciónn del

 

Propagación. Ataque del radical alquílico al monómero monómero produciendo la propagació propagaciónn de la cadena. En esta etapa el monómero se adiciona al extremo de crecimiento.

Terminación. El radical polímero polímero puede acoplar acoplarse se con otro rad radical, ical, o puede de desproporcionarse sproporcionarse ó combinarse con un radical de la fuente de radicales.

Este tipo de polimerizaci polimerización ón puede dar un proceso de transfe transferenci renciaa de caden cadena,cua a,cuando ndo un radical  polímero sustrae un átomo de una molécula normal normal para formar un nuevo radical ó puede conducir  a la formación de rami ramificaciones ficaciones cuando el rad radical ical se forma en el interior de la cadena más qque ue en el extremo. Como fuente fuente de radic radicales ales para las polime polimerizac rizaciones iones se utiliz utilizan an los peróxid peróxidos os orgáni orgánicos, cos, los azonitrilos y los metales alcalinos.

Inhibidores. Muchas amina Muchas aminas, s, fenol fenoles es y quino quinonas nas al adici adicionars onarsee puede puedenn reacci reaccionar onar co conn el radic radical al libre en crecimiento y formar uno nuevo que que no es suficientemente reactivo reactivo para adicionarse al monómero con lo que se termina una cadena de reacción, a estos compuestos se les denomina inhibidores.

Mecanismo por ví víaa ión iónica ica Mecanismo catiónico.22

 

El mecanismo mecanismo catión catiónico ico es semejan semejante te al mecanismo por vía de radicale radicales, s, también tiene los pasos de iniciación, propagación y terminación. Como inicia iniciadore doress se emp emplean lean ca catali talizador zadores es muy áácidos cidos.. Se han uutili tilizado zado m mezcla ezclass de AlCl AlCl33 ó BF3 con HCl ó HF .Ej:

 

Con Con fr frec ecue uenc ncia ia se us usan an lo loss ácid ácidos os de Le Lewi wiss como como el BF BF33 por por reaccione con el extremo en crecimiento.

que que no gene genera rann cont contra raió iónn que que

 

El estireno y el isobut isobutileno ileno participan muy fácilmente en la ppolimerización olimerización catiónica, mient mientras ras que el etileno y el acrilonitrilo acrilonitrilo no lo hacen bien en es estas tas condiciones. En la etapa de terminación, terminación, se pueden dar las siguiente siguientess ecuaciones:

Mecanismo aniónico.Varias olefinas poli Varias polimeriza merizann en pres presencia encia de bases fuertes o alquilo alquiloss de metal metales es alcalin alcalinos os .Ej el estireno:

El polímero resultante será

23

 

La polimerización aniónica aniónica al igual que la pol polimerización imerización catiónica depende de la presencia de un grupo estabilizador. estabilizador. Algu Algunos nos monómeros fo forman rman intermedios más estables que otros

La polimerización polimerización aniónica es efect efectiva iva cuan cuando do el doble enlace ttiene iene como sustituyente un ggrupo rupo que atraiga atraiga elec electron trones, es, como un nitro nitro,, ciano, car carboni bonilo lo lo que le permi permitirá tirá fo formar rmar un ani anión ón establilizado, ej:

Acrilonitrilo

 

Anion estabilizado

Ciano acrilato de metilo

orlón

Anión muy estabilizado Pegamento de fraguado rápido

  El estireno, polimeriza mejor por vía catiónica.

Anión desestabilizado

POLIMERIZACIÓN POR COORDINACION El empleo del catalizado catalizadorr de Ziegler- Natta puede polime polimerizar rizar los aalquenos lquenos co conn dos vventajas entajas sob sobre re otros catalizadores. 24

 

-

Si se selec seleccio ciona na el catal cataliza izador dor ade adecua cuado, do, los pro produc ductos tos res result ultant antes es son iso isotác táctic ticos os y sin sindio dio tácticos, es decir permite un control estereoquímico.

-

Los pproduc roductos tos re result sultantes antes son llineal ineales es ,ya qque ue los hidró hidrógeno genoss no pproduc roducen en ram ramifica ificacione ciones.. s..

El catalizad catalizador or de Zieg Zieglerler- Nat Natta ta está co confor nformado mado por un unaa sal de un meta metall de trans transición ición,, ej: el tricloruro de titanio titanio y un alquil metal , ej: el trietil alumi aluminio nio , que forma un complejo de titanio que contiene el grupo etilo. Se cree que la poli polimeriza merización ción impl implica ica la coord coordinaci inación ón de una olef olefina ina sobr sobree uunn ccatal atalizado izador  r  complejo, seguida por por la inserción dentro del enlace organ organometálico. ometálico.

Los polietilenos polietilenos obtenido obtenidoss por coordina coordinación ción ( alta densid densidad ad ) se caracterizan por que: •

tienen alto grado de cristalinidad.

•

el punto de fusión es más alto

•

•

la densidad es mayor  la resistencia mecánica es mucho mayor 

El polietileno obtenido obtenido por radicales ( baja densidad ) se caracteriza por por que : •

•

•

tienen cristalinidad baja  punto de fusión bajo bajo mecánicamente débiles.

POLIMERIZACION POR CONDENSACION Se realiza realiza por llaa reac reacción ción entre dos moléc moléculas ulas y la pérdi pérdida da de una m molécu olécula la pe pequeña queña.. Los monómeros pueden pueden contener varios grup grupos os funcional funcionales. es. Los más comunes implican la formación de poliamidas y poliésteres. A los polímeros de condensación se les llama también de crecimiento por etapas porque crecen por   pasos, así dos moléculas pueden formar un dímero, los dímeros se pueden condensar para formar  tetrámeros y así sucesivamente. Se conocen muchos tipos diferentes diferentes de polímeros de condensación, entre entre los más importantes se tienen: poliamidas, poliésteres, policarbonatos y poli poliuretanos. uretanos.

Poliamidas.- NYLON 25

 

Se descubrió en 1938, como una una fibra fuerte y contínua, que no se se descomponía fácilmente. El hilo formado por fibr fibras as contínu contínuas as de nylon es más resistente que los materiales naturales y se puede fabricar en espesores menores. Químicamente es una poliamida poliamida formada por la reacción entre di diácidos ácidos y diaminas. La polia poliami mida da má máss comú comúnn es el nyl nylon on 6,6 po porq rque ue se form formaa por por la reac reacci ción ón ent entre re el ácid ácidoo hexanodioico . ( ác. adípico) , co conn la 1,6- hexanodi hexanodiamina amina ( hexametilén ddiamina). iamina). Cuando se mezclan estos reactivos una reacción de transferenc transferencia ia de pro protones tones produce un sólido  blanco llamado sal de nylon, que cuando se calienta a 250º C elimina agua en fforma orma de gas y se forma el nylon fundido. Este se moldea o se pasa por una tobera hilandera formando fibras..

Poliésteres.Ampliamente Ampliamen te utili utilizadas zadas en el campo tex textil. til. En mezcl mezclaa con otras fibra fibrass produc producee telas que no se arrugan. El más común es el dacrón, dacrón, formado por el ácido tereftálico tereftálico con el etilén glico glicol.l. En la práct práctica ica se obti obtiene ene un mejor produc producto to por transes transesterif terificació icaciónn a parti partirr de éste ésterr dimet dimetílico ílico de ácido tereftálico con etilénglicol calentado a 150 º C. El producto fundido se hila para formar la fibra de dacrón o se moldea para dar una pel película ícula llamada mylar. La película mylar es fuerte, flexible, resistente a la degradación ultravioleta ultravioleta.. Se emplea para fabricar  cintas magnetofónicas o de videocaseteras. La fibra de de dacrón se emplea ppara ara fabricar telas y cu cuerdas erdas de lllantas. lantas. El politereftalato de etileno moldeado a presión, se transforma en botellas de agua gaseosa muy utilizada en la actualidad.

Policarbonatos.26

 

Son poliésteres del ácido carbónico con un diol , muy estables. Cuando se deja reaccionar el carbonato de dietilo con un diol ( bisfenol A) , se efectúa una tra transe nseste sterif rifica icació ciónn par paraa for formar mar un pol poliés iéster ter de car carbon bonato ato,, ej: el lex lexan, an, mat materi erial al res resist istent entee , transparente e incoloro incoloro que ssee emplea para ventanillas antibala y ppara ara cascos de pro protección. tección.

Poliuretanos. Un uret uretano ano se for forman man po porr la rea reacción cción entre un iso isociana cianato to con uunn alco alcohol hol o un fen fenol ol , en uuna na reacci rea cción ón muy exo exotér térmic mica. a. Un poli poliure uretan tanoo se for forma ma por la reac reacció ciónn entr entree un diol diol con un diisocianato Así el diisocianato diisocianato de toluen toluenoo con el eti etilén lén glicol produce el po poliuretano liuretano en una reacción rrápida, ápida, que que cua uanndo se adic adicio iona nann líq íquuid idos os de pun unto to de ebu ebullic lición ión ba bajo jo como como el fr freó eónn 11 ( fluorotriclorometano) fluorotriclo rometano) que son evaporado evaporados s por el calor de polimerización produciendo bburbujas urbujas , el polímero viscoso se transforma en espuma de poliuretano.

CONTROL ESTEREOQUIMICO En la poli polimeriza merización ción de un alqu alqueno eno suti sutituíd tuídoo son posi posibles bles tres estru estructura cturass est estereoq ereoquími uímicas, cas, dependiendo de las relaciones espaciales de las cadenas laterales contiguas. Así se conforman los  polímeros: isotácticos, isotácticos, sindiotácti sindiotácticos cos y atácticos.

Isotácticos.- Si las cadenas se encuentran en forma paralela , del mismo lado.

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Sindiotácticos.- Si las cadenas laterales están alternadas

 

Atácticos.- Si las cadenas están al azar, en desorden.  

Estos polímeros tienen propiedades diferentes. Los polímeros isotácticos y sindiotácticos tienen  puntos de fusión más elevados que los atácticos y son también más cristalinos. Su formación tiene que ver con el catalizador, la temperatura y el disolvente.

Longitud de los polímeros. En la polimerización polimerización por adición se forman moléculas polímeras completas hast hastaa que se consume todo el monómero o iniciador. Los alquenos forman polímeros casi totalmente saturados. Los alcadienos forman polímeros no saturados, en donde los dobles dobles enlaces pueden formar enlaces cruzados dando una red tridimensional qu quee proporciona una resin resinaa dura. En la poli polimeriza merización ción por conden condensació saciónn los monó monómeros meros cont continúan inúan añad añadiéndo iéndose se a medida que  progresa la reacción.

COPOLIMERIZACION Se tiene la copolimerización cuando cuando intervienen en el proceso proceso dos monómeros diferen diferentes, tes, que se unen dando como resultado los copolímeros. Los pasos para la copo copolimerización limerización son los mismos de la pol polimerización imerización y los pproductos roductos que se generan son : copolímeros en bloqu bloque, e, alternantes y al azar. Bloque: Alternante: Azar:

METODOS DE POLIMERIZACION Polimerización Directa.En este proceso los monómeros y el activador se mezclan en un reactor y se calientan o enfrían según se requiera. Este proceso se emplea emplea con los polímeros de condensación condensación puesto que el calor  de reacción es bajo.

28

 

Las reacciones de adición son muy exotérmicas para para realizarse por este método, debiendo procurar   precauciones para disipar disipar el calor producido producido..

Polimerización en solución. Permite contrarrestar el calor de reacción reacción producido. En este proceso el monó monómero mero se disuelve en un disolvente no reactivo y se cataliz cataliza, a, dando un compuesto líq líquido. uido. El peso molecular molecular de los polí polímeros meros es bajo igualmente la co concentración, ncentración, evitan evitando do una viscosid viscosidad ad excesiva. Polimerización en suspensión.Es similar al anterior, ya que para disipar disipar el calor se utiliza agua. agua. El monómero se mezcla con el iniciador y se dispersa en agua, manteniend manteniendoo con agi agitación tación las gotas pequeñas en suspensión. E Ell  polímero formado se separa y seca. Por este proceso se preparan polímeros polímeros viní vinílico licoss como el poliest poliestireno ireno,, metacr metacrilato ilato de metilo, cloruro de polivinilo, etc.

Polimerización en emulsión.Similar al de suspe Similar suspensió nsiónn en medio acuo acuoso. so. Se añade un emu emulsifi lsificante cante ( jabón jabón)) para rom romper per el monómero en partículas pequeñas . El iniciador va di disuelto suelto en el agua. Luego de la polimerización, polimerización, el polímero precipita, se lava y seca. Se pueden preparar preparar polímeros de  peso molecular alto. Polimerización en fase gaseosa.Mediante este métod Mediante métodoo se polimeriz polimerizan an por adició adiciónn en fase de vapor. Se hace pasar el monómero gaseoso (etileno) (etileno) a través de un lecho catalítico catalítico.. 

Plastificantes.Son líquidos líquidos no volát volátiles iles que se disue disuelven lven en los po polímeros, límeros, dis disminuyendo minuyendo la atracción entre las cadenas polim cadenas polimérica éricass y permit permitiendo iendo qu quee se deslice deslicenn entre sí, volv volviéndo iéndolos los más flex flexible ibless menos quebra que bradiz dizos os,, por porque que red reduce ucenn la crista cristalin linida idadd del polím polímero ero y dis dismin minuye uyenn su tem temper peratu atura ra de transición vitrea.

MATERIAS PRIMAS. Las materias primas más empleadas en lo loss procesos de fabricación de polímeros polímeros sintéticos , en su mayor parte provienen de la industria petroquímica y son : etileno, ppropileno, ropileno, isobutileno, 2-metil 1,3- butadieno, estireno, estireno, cloruro de vinilo, vinilo, cloruro de vinilid vinilideno, eno, tetrafluoroetilen tetrafluoroetileno, o, acrilonitrilo, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acetato de vinilo, formaldehido, acetaldehído, óxido de etileno, tereftalato de metilo, etilén glicol, ácido hexanodioico, hexametilén diamina, fenol, úrea, diisocianato de tolueno tolueno,, entre otros.

POLIMEROS TERMOFIJOS Las resinas termofijas se definen como aquellas que al curar producen polímeros insolubles y que no funden al aplicarles calor. calor. Actualmente se curan por acción catalítica catalítica y no requieren adición ddee calor. Polímeros Entrecruzados.29

 

La química química de los termofij termofijos os es igual a la de los termo termoplás plástico ticos, s, la diferenc diferencia ia está en que en los  primeros existen más centros activos que forman polímeros tridimensional tridimensionales es o entrecruzados. Para obtenerlos se deben utilizar monó monómeros meros con vvarios arios centros reactivos. El procedimiento procedimiento se inicia con la formación ddee prepolímeros lineales que puedan entrecruzarse  posteriormente de la siguiente forma: Prepolímero: Los grupos grupos rea reactivo ctivoss A y B se se comb combinan inan po porr el calor o po porr acción ddee un catal catalizado izadorr que no active los grupos C.

El prepolímero puede entrecruzarse añadiendo añadiendo un catalizador que active los grupos C.

El caucho caucho natu natural ral,, las res resina inass fenol fenol-- forma formalde ldehi hido do o baq baquel uelita ita , úre úreaa- forma formalde ldehid hidoo o los los  poliésteres vinílicos vinílicos son ejemplos típico típicoss de estos polímero polímeros. s.

Resina fenol- formaldehido. Los fenólicos fueron los primeros plásticos plásticos sintéticos y se comercializaron con el nombre de  baquelita. Estas resinas forman un plástico rígido rígido,, frágil e insoluble que al ca calentarse lentarse se carboniza. La primera reacción se realiza con un catalizador ácido. Para la reacción de entrecruzamiento (curado) se agrega un catalizador catalizador básico. El curado se realiza realiza a temperaturas de 120°- 177° C.

30

 

Resina úrea- formaldehido. El formaldehido reacciona con la úrea en varias etapas, formando una estructura tridimensional. tridimensional. Estas resinas se usan como como aisladores eléctrico eléctricoss y es un material de bajo cos costo. to.

CAUCHO CAUCHO NATURAL. Fue probablemen probablemente te el primer termofij termofijoo usado por el homb hombre. re. El látex es un polímero recto con dobles dob les enla enlaces ces que se end endure urece ce mezcl mezclánd ándol oloo con azuf azufre re y cal calent entánd ándolo olo en el proce proceso so de vulcanización. El caucho caucho natu natural ral ssee aisla del árbol Hevea Brasi Brasiliens liensis is y es está tá co consti nstituido tuido por hidr hidrocarb ocarburos uros  polímeros, formados por unidades unidades de isopreno unidos en forma CIS 1-4.

El hule natural natural es suave, fflexible lexible y peg pegajoso, ajoso, se ablan ablanda da a temperaturas moderadamente elevad elevadas as y se endurece en el aire dando un material quebradizo e inútil. Es fácilmente solub soluble le en Benceno. L Laa  presencia de dobles enlaces enlaces facilita la vulcani vulcanización. zación. En 1839 Charles Goodyear accidentalmente descubrió que al calentar el caucho con azufre a 200ºC adqu adquiría iría mejor elast elasticida icidadd , mayor flexi flexibilid bilidad, ad, mayor resis resistenc tencia ia al calor y a la oxidación , denominándose denominándose a este proceso Vulcan Vulcanización. ización. La vulcanización permite permite el moldeo de piezas compli complicadas cadas como las llantas llantas.. Químicamente Químicamen te la vulc vulcaniza anización ción prov provoca oca la forma formación ción de puen puentes tes de S entre las caden cadenas as  polímeras, formando retículos tridimensionales con cambios profundos en sus propiedades físicas y mecánicas. Cuando tiene muchos enlaces cruzad Cuando cruzados os se vuelve quebra quebradizo dizo y es totalmen totalmente te insolub insoluble, le, siendo necesario el control control de la can cantidad tidad de éstos. El hule con un contenido de 1- 3 % de azufre es blando y elástico, con 3 -10 % es más duro pero igual es flexible y con con el 20 – 30 % se transforma en el hule du duro. ro. Los dobles dobles enlaces del caucho natural en la vulcanización intervienen en una fracción peq pequeña. ueña. Los restantes dobles enlaces contribuyen a las propiedades físicas y químicas químicas del compuesto y en la degradación del mismo.

Vulcanización.

31

 

Tanto el caucho natu natural ral como el sintético no son vulcanizables directamente, deb debiendo iendo hacerse  previamente plásticos por degradación parcial de sus moléculas. En el caucho natural este proceso se denomina denomina mastificación y en el sintét sintético, ico, degradació degradaciónn térmica. El primero es el desgarre desgarre de las agrupa agrupacion ciones es fibril fibrilares ares u ovillos molec molecular ulares es que se reali realiza za mecánicamente en cilindros y amasadores. El segundo, la degradación molecular molecular se efectúa por oxidación con aire a 100- 150 °C en hornos apropiados. Luego sigue la vulcanización con azufre y calor igual que en el caucho natural. La vulcanización tiene como fin unir entre sí las moléculas polímeras. Los enlaces cruzados entre moléculas lineales forman un retículo polimeri polimerizado zado tridimensional con cambios cambios profundos en sus  propiedades físicas. físicas.

CAUCHO SINTETICO. Metil caucho. Durante la primera guerra mundial , los químicos químicos alemanes desarrollaron desarrollaron el primer caucho sintético  por deshidratación del pinacol ; el 2, 3 – dimetil butadieno obtenido, al polimerizarse daba el metil caucho. Aunque muchas de sus propiedades estaban lejos de ser óptimas, fue empleado durante los años de lucha.

1

Neopreno. La polimerizaci polimerización ón del 2-cloro butad butadieno ieno llevó a la obte obtención nción del poli policloro cloropren prenoo , polí polímero mero con  propiedades superiores al caucho natural .( Neopreno). Presenta mayor resistencia al petróleo que el caucho natural.

Buna. El Butadieno Butadieno al pol polimerizarse imerizarse con Na dá el caucho Bun Buna. a.

GRS. El Copolímero Copolímero fo formado rmado ent entre re butad butadieno ieno y est estireno ireno se produ produce ce por vía de radi radicales cales y forma el caucho cau cho G GRS RS ( Cau Caucho cho E Esti stiren renoo de G Gobi obiern erno) o) que que es mu muyy ut utili ilizad zadoo en la ffabr abrica icació ciónn de neumáticos. Se desarrolló durante la 2da guerra mundi mundial, al, contiene 75% de Butadieno y 25% de estireno, se encuentra en casi todos los neumáticos de automóviles. 1

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Poliisopreno. El 2- meti metill but butadien adienoo poli polimeriz merizaa por coor coordinac dinación ión o en fo forma rma anión aniónica ica ppara ara ddar ar polí polímeros meros estereoregulares, es decir produce un polímero idéntico al caucho.

Poliisobutileno. El polímero polímero obtenido a partir del isob isobutileno utileno es saturado y por lo tanto químicamente inerte a las reacciones de vulcanización y degradación degradación a diferencia de los compuestos insaturado insaturados. s.

Butilcaucho. Es un copolímero del isobutileno con el 1-2% de butadieno o isopreno. El polímero resiste a la degradación pero ti tiene ene su suficientes ficientes dobles enlaces para fo formar rmar enlaces cruzados. Una propiedad inesperada extra es la impermeabilidad a los gases por lo que sustituye al caucho natural en la fabricación de cámaras de neu neumáticos. máticos.

ADITIVOS. Además de los agente Además agentess vulcaniz vulcanizantes antes,, se utili utilizan zan acelerad aceleradores, ores, activ activadore adores, s, autooxi autooxidant dantes, es, retardador retar dadores, es, relle rellenos, nos, endurec endurecedore edores, s, pigme pigmentos ntos , insu insuflado fladores res ( espu espumas), mas), estabi estabilizad lizadores ores de emulsiones (látex), etc. Plastificantes. Actúan como un disolvente durante el moldeo permitiendo el ablandamiento a temperaturas más  bajas, dejando que las moléculas se alineen unas con otras favorablemente para evitar tensiones internas, inte rnas, no deb debee ser volá volátil, til, la pérd pérdida ida de éstos cau causa sa encog encogimien imiento, to, fragi fragilidad lidad y deforma deformación ción Deben ser baratos, estables y compatibles. Ej: ésteres, ftalatos de dietilo, hidrocarburos alifáticos,, aromáticos, etc. Colorantes. Colorantes naturales o pigmentos inorgánicos son muy empleados en la elaboración de productos del caucho, como el Carbón empleado em pleado en el caucho vulcanizado. Estabilizantes. Los mater materiales iales pl plástic ásticos, os, espe especialm cialmente ente los te termopl rmoplásti ásticos cos como el pol policlor icloruro uro de vini vinilo lo o  poliolefinas son inestables al calor y a la lluz. uz. Estos tienen como característica ser antioxidantes y absorber las radiaciones ultravioletas. 33

 

Cargas. Se emplean para modificar las propiedades de las resinas y reducir costos Ej: fibra de vidrio, polvo de pizarra, asbesto, caolín, talco, mica, celulosa, papel, etc. Espesantes. Contribuyen a aumentar llaa viscosid viscosidad, ad, Ej: al almidones, midones, metil metilcelulosa, celulosa, carbo carboximetilcelulosa ximetilcelulosa sódica, alcohol polivinílico soluble en agua, etc. Preservantes. Tienden a impedir la degrada Tienden degradación ción deb debido ido a la oxid oxidación ación o descom descomposi posición ción por parte de la luz, radiación ultravioleta, ultravioleta, inhibiendo además la formación de hongos, bacterias, que puedan decolorar  decolorar  el producto. Ej: alcohol poliviníli polivinílico, co, sales básicas de plomo, compuestos epoxidados, formol, etc. Un ejemplo de polímero plastificado es el clo cloruro ruro de po polivinilo, livinilo, al que se adiciona el ftalato de dibutilo para bajar su temperatura de transici transición ón vítrea a 0ºC. Este material plastificado es flexible flexible,,  poco elástico y sirven sirven para fabricar impermeables, zapatos, zapatos, etc. La evaporación evaporación gradual de lo loss pplastificantes lastificantes ligeramente volátiles hace ddel el material plastificado duro y quebradizo. ESPUMAS Las espumas son materiales materiales celulares que contienen burbujas burbujas de gas. Se pueden fabricar rígid rígidas as y muy blandas. Las rígidas consisten en celdas cerradas y las blandas, celdas abiertas. Las flexibles se pueden usar en acolchonamie acolchonamientos ntos,, mient mientras ras que las rígidas en aislant aislantes es térmico térmicoss y con más frecuencia en la fabricación de muebles y aparatos domésticos. Los poliuretanos y el poliestireno constituy constituyen en los polímeros de mayor uso como espumas. Este tipo de compuestos se pueden obtener de las siguientes maneras: -Por medio de subproductos subproductos gaseosos de la reacción de polimerización. -Por la vaporización de un líquido de bajo punto de ebullición. -Usando la reacción química de un agente espumante secundario que se activa con el calor.

APLICACIONES. consulta.

34

 

BIOPOLIMEROS Son políme polímeros ros produ producido cidoss a ppartir artir de bi biomel omelécula éculass gener generadas adas por organ organismos ismos vivo vivoss co como mo el almidón, almid ón, la celul celulosa, osa, la quitina, la caseína caseína,, péptidos péptidos,, ADN. Estas biomo biomolécul léculas as se encuent encuentran ran conformadas por azú azúcares, cares, amino aminoácidos ácidos y nu nucleótidos cleótidos respectivamente. Tanto los polí Tanto polímeros meros de derivad rivados os del pet petróleo róleo (p (plásti lásticos) cos),, como las bio biomolécu moléculas las polí polímeras meras se encuentran constituídos constituídos por unidades repetitivas denominad denominadas as monómeros. El efecto contaminante contaminante que presentan los polímeros o plá plásticos sticos , por no ser biodeg biodegradables radables , ha obligado a encontrar otras alternativas que disminuyan la contaminación. Biomolécu Las Biomol éculas las constit constituye uyenn un material material revoluc revolucion ionari arioo que tra transf nsform ormada ada su est estruc ructur turaa adquie adq uieren ren las car caract acterí erísti sticas cas de los plá plásti sticos cos trans tra nsfor formán mándos dosee en en biop biopolí olímer meros os y que  principalmente pueden degradarse en el medio ambiente ambiente como lo hace la materia orgánica. orgánica.

Los productos productos de su degra degradació daciónn ( meta metano, no, metanol ) pueden ser reaprovechad reaprovechados os y el mater material ial restan res tante te tran transfo sforma rmado do en en carbo carbono no orgá orgánic nicoo para para el sue suelo, lo, lo q ue cie cierra rra el cic ciclo lo de la produc producció ciónn limpia.  No deben confundirse los plásticos biodegradables (petróleo) con los biopolímeros obtenidos a  partir del almidón, celulosa celulosa o bacterias. Actualmente los plásticos de embalajes son reemplazados por biopolímeros. Las películas elaboradas con estos estos compuestos y adición de plastificantes comerciales, comerciales, aumentan sustancialmente su biodegradabilidad y mejoran las propiedades mecánicas y de barrera. Con los biopolímeros naturales transformados, se abre la posibilidad de producir recubrimientos y empaques biodegradables a partir partir de materias primas autóctonas con destino a la protección de alimentos y otros usos agroindustriales. Los biopolímeros naturales provienen de cuatro grandes fuentes que son: Origen animal como el colágeno y la gelatina Origen marino como como la quitina quitina y el quitosán 35

 

Origen agrícola como los lípidos,y grasas polisacáridos y grasas e hidrocoloides, proteínas y polisacáridos Origen microbiano como el ácido polilático polilático (PLA) y los polihidroxi polihidroxialcanoatos. alcanoatos. Se pueden preparar biopolímeros biopolímeros a partir de los siguientes siguientes compuestos:

Celulosa.- El celofán proveniente de la celulosa, la celulosa de éter aniónico y la carboximetil celulosa CMC se solubilizan en agua , siendo compatibles con otro tipo de biomoléculas biomoléculas mejorando las propiedades de barrera barrera y mecánicas de las películas películas elaboradas. Almidón.- El almidón es otra materia prima abundante , tiene propiedades termoplásticas cuando realiza la disrupción estructural estructural a nivel nivel molecular  Las películas fabricadas con con almidón presentan sensibilidad a la humedad humedad ,la que se ha corregido corregido con el empleo de polivinilalcohol PVA, glicerina, sorbitol , bases nitrogenadas, etc. La adición adición de almidón almidón al interior interior del del poli polietile etileno no entre entre un 6 y 30% es otra aproxima aproximación ción en la fabricación de plásticos plásticos biodegradables. Los Los productos hechos de polímeros sintéticos sintéticos y almidón gelati gel atiniz nizado ado sin emb embarg argoo no se pue pueden den con consi sider derar ar como como com compue puesto stoss com compl pleta etamen mente te  biodegradables. La copolimerización copolimerización con monómeros monómeros como el acrilonitrilo dan un precursor precursor de de fibras alquílicas utilizadas en la preparación de compuestos compuestos almidón- injerto – PAN PAN .

El quitosán .- Propo Proporcion rcionaa a algu algunas nas pelí películas culas durez dureza, a, flexi flexibil bilidad idad , trans transparen parencia cia y son resistente resis tentess a las grasas y aceit aceites. es. El biop biopolíme olímero ro de quit quitosán osán es antifúngico antifúngico y anti antimicro microbiano biano,,  prolongan la vida de de los alimentos en los anaqueles. anaqueles. El entrelazamiento del quitosán con aldehídos hace la película más dura , insoluble en agua y de alta resistencia.

Pectina.- La mezcla de plastificante de pectina cítrica y almidón almidón dan estabilidad y flexibilidad a la  película,la cual es térmicamente estable estable sobre 180 °C. La pectina es miscible miscible con polivinilalco polivinilalcohol, hol, glicerina, en todas las proporciones. .Proteínas.Las películas de colágeno son usadas también en la preparación de envolturas comestibles . La gelatina obtenida por la hidrólisis parcial del colágeno produce una película flexible y gruesa y las propiedades propiedades mecánicas mejoran cuando se utiliza cloruro de sodio. La Caseína cálcica, con carga de polvo de papel, caolín se hace plástico por el calor y se formoliza al sumergirse en formaldehido en un proceso de curado. El endurecimi endurecimiento ento se debe al entrelaz entrelazado ado de las moléculas moléculas pept peptídic ídicas as con puentes puentes – CH2 – del formaldehido. La caseína plástica se emplea para botonería , carey, juguetes, aisladores eléctricos, entre otros usos. 36

 

AGENTES TENSOACTIVOS.

Conocidos tamb Conocidos también ién como agentes de superfi superficie cie , son compu compuestos estos quím químicos icos que al disolv disolverse erse en agua o en otro ddisolvente isolvente , se orien orientan tan a la interfase ent entre re el líqu líquido ido y una fas fasee sólida, líquida o gaseosa, gaseo sa, modif modificand icandoo las prop propiedad iedades es de la inte interfase rfase.. Las modi modificac ficacione ioness puede puedenn esta estar  r  acompañadas por formación de espuma y de coloides, emulsiones o suspensiones, dispersiones, aerosoles. Cualquier tensoactivo tensoactivo presenta todas estas propied propiedades ades en algún grado, pero en general domina una de ellas sobre las demás, lo cual hace que se restringa el empleo de cada agente a una aplicación de terminada. Cualquier superficie o in interfase terfase ttiene iene uuna na tensión superficial o energ energía ía de superficie originada por  las atracciones desiguales desiguales entre moléculas sobre la lados dos opuestos. Los tensoactivos son son sustancias que eenn pequeñas concentracio concentraciones nes reducen en forma apreciable la tensión superficial del agua o la tensión interfasial entre dos líquidos no miscibles. En la sig siguie uiente nte tabl tablaa se puede ver la red reducc ucción ión de la tensi tensión ón supe superfi rficia ciall deb debido ido a peq pequeñ ueñas as adiciones de tensoactivos. Tensión superficial del agua, en presencia del tensoactivo Nonil Fenol Etoxilado. T= 20°C Agua

γ= dinas / cm Tensoactivo

Tensión superficial 72,8

+ 0,001 %

31,1

+ 0,01 %

“

28,9

+ 0,1

%

“

28,7

+ 1,0

%

“

28,8 37

 

Cuando hay moléculas de tensoactivo tensoactivo en solución acuo acuosa sa , estas tienden a acomodarse y extenderse en la superficie , con el grupo hidrófilo embebido en el agua y el grupo hidrófobo fuera de ella. La tensión superficial de una solución está dada por: γ = γo - π Donde  γo = tensión sup superficial erficial del líquido ppuro uro y π = presió presiónn que eje ejerce rce el tenso tensoactivo activo en la superficie. Para el caso de dos líqu líquidos idos inmi inmiscibles scibles , agua- aceite , la tensión superficial disminuye por la  presencia del tensoactivo tensoactivo que tiende a exten extenderse derse en la interfase , con el grupo hidrófilo en el agua y

el hidrófobo en el aceite. Los tensoactivos son importantes importantes como constituyent constituyentes es activos de los agentes limpiadores (jabones y detergentes, detergentes, etc ) , como estabil estabilizant izantes es de emuls emulsione ioness ( ejemp ejemplo lo en alimento alimentoss y cosmé cosméticos ticos), ), como agentes de desprendimiento de moldes en la industria de plásticos, en la suavización de textiles, en flotación, en la perforación de pozos petrolero petroleross y muchas ot otras ras aplicaciones.

Relaciones entre superficies. Las siguientes relaciones se dan entre superficies: 1.- Un líquido con otro líquido. Aceite en agua con agitación para formar una emulsión. 2.- Un sólido con un líquido Arcilla suspendida suspendida en agua o un he herbicida rbicida formulado como polvo mojable suspendido en agua. 3.- Un sólido con aire Carbón suspendido suspendido en aaire ire para forma formarr humo o plaguicidas ddee espolvoreo espolvoreo.. Una got gotaa de la asper  ción que al secarse en el aire deja un unaa pequeña partícula sólida sólida suspendida en el ai aire re 4.- Un líquido con aire. Pequeñas gotas de agua que que suspendidas en el ai aire re forman neblina . En emulsiones y suspensiones el agua tiende a ser repelida por los otros líquidos o sólidos que forman la suspensión produciendo tensión tensión en la superficie o en la in interfase. terfase. Para unir las dos superficies es necesario una sustanci sustanciaa que tenga afinidad con el agua como con la otra sustancia. 38

 

El agente tensoac tensoactivo tivo tien tienee un grupo fuerte fuertemente mente pol polar ar que se incrus incrusta ta en el medio polar y un grupo no polar polar que se orient orientaa al medio no polar. Ejs: a).- Moléculas de detergente en la superficie del agua  b).- Aniones detergentes detergentes en la gota de aceite c).- Emulsión de agua en aceite d).- Agente tensoactivo tensoactivo atraído hacia la superfi superficie cie de un metal e).- Micela de detergente con suciedad absorbida

a)

b)

d)

c)

e)

ESTRUCTURA. El agente tensoact tensoactivo ivo tiene un grup grupoo fuertem fuertemente ente pola polarr , solub soluble le en agua ( hidr hidrofíl ofílica ica ), que se incrusta en el agua y una parte no polar , insoluble en agua ( hidrofóbica ) que se incrusta en el medio no polar. Ejemplo: CH ( CH ) – CH2 - O- SO3-  Na+ 

3 –  2 6 Radical Hidrófobo

Radical Hidrófilo

CLASIFICACION . La clasificación de los tensoactivos se dá por dos criterios fundamentales: 39

 

1.- Por su estructura, y 2.- Por sus aplicaciones.

Por su estructura : Existen cuatro grandes grupos de agentes tensoactivos: Aniónicos , catiónicos , anfóteros y no iónico iónicoss . En el siguiente esqu esquema ema se muestran los dist distintos intos grupos. TENSOACTIVOS ANIONICOS. El radical hidrófobo es un anión . Los tensoactivos tensoactivos aniónicos son llaa clase de mayor interés práctico y económico. Los jabones jabones que son sales sales alcali alcalinas nas de los áci ácidos dos gras grasos os resu resultan ltan ser lo loss agente agentess tenso tensoactiv activos os anió aniónicos nicos má máss conocidos. Ej: CH3- (CH2 )14 - COO Na Se da también los tensoactivos tensoactivos aniónicos sintéti sintéticos cos conocidos como detergen detergentes tes , los mismos que  pueden ser : a)  b) c) d) e) Ejs:

Sulf Sulfonato onatoss (de al alquil quilarilo arilo,, de pparafin arafinas, as, ddee ole olefinas finas,, de és ésteres teres)) . Sulfatos (de alquilo, de alqui alquill- éteres, de alquilaril alquilaril-- éteres , de ésteres) . Fosfatos Al Alfa fa O Ole lefi finn su sulf lfon onat atos os Di al alqu quil il su sulf lfos osuc ucci cina nato toss R  - SO3-  Na+.

Los tensoactivos aniónicos comprenden a aquellos que poseen uno o varios grupos funcionales que se ionizan en disolución acuosa originando iones orgánicos con carga negativa y responsables de la actividad superficial. Son los más usados en composiciones detergentes en polvo así como en productos líquidos líquidos para uso doméstico o in industrial dustrial . Dentro de esta categoría se pueden distinguir distintos tipos cuyas características generales se citan a continuación. 1)Sales sódicas de ácidos grasos lineales (jabones): Poseen un resto hidrófobo alquílico y un grupo polar carboxílico. Son de fácil preparación por  neutra neu traliz lizaci ación ón de áci ácidos dos gra grasos sos o por sap saponi onific ficaci ación ón de aci acilgl lglice icerol roles, es, y pos poseen een exc excele elente ntess  propiedades para su uso como jabones de tocador o como aditivos en composiciones detergentes. Presentan graninsolubilidad desventaja deensupresencia gran inestabilidad en aguas duras y en disoluciones a pH ácido, así como sula gran de electrólitos. 40

 

1) Alqu Alquilbe ilbenceno nceno Sulfo Sulfonato nato Line Lineales ales (LAS) (LAS):: Dentro de su grupo después de los jabones son los más utilizados, debido a sus excelentes  propiedades detersivas y su bajo costo. Se obtienen por reacción del correspondiente alquilbenceno con ácido sulfúrico o trióxido de azufre, para dar el ácido sulfónico, el cual es neutralizado dando la sal deseada, normalmente sal de sodio 2) Pa Para rafi finn Sulf Sulfon onat atos os:: Debido a que las parafinas son realmente inertes al ácido sulfúrico han de obtenerse por sulfo ‐ oxidación catalítica de las mismas. Son productos impuros con gran cantidad de parafinas no sulfonadas. Son muy solubles en agua y fácilmente biodegradables a baja temperatura y se utilizan en la industria de curtiembres. TENSOACTIVOS CATIONICOS. El radical hidrófobo es un catión Son compuestos por lohidrófobo menos una cadenapositivamente. de 8 a 25 átomos de carbono, que en solución se ionizan quedando de el grupo cargado Prácticamente los tensoactivos de importancia industrial son compuestos grasos nitrogenados y muchos son compuestos compuestos con nnitrógeno itrógeno cuaternar cuaternario io o sales de alq alquilaminas, uilaminas, el anión suel suelee ser un Cl 2, Br  ,OH -SO4 , etc, como el clo cloruro ruro de trime trimetil til amon amonio io de ácidos gr grasos asos de sebo o de un derivado petroquímico CH3 (CH2)15 N+ (CH3)3 Cl  –  , Los tensoactivos tensoactivos catiónicos so sonn de poca ut utilidad ilidad en limpieza porqu porquee la mayoría de las superficies tienenn carga negativ tiene negativaa y los catio cationes nes se absorben sob sobre re ellas en lugar de solubil solubilizar izar la sucieda suciedadd adherida. Estos detergentes detergentes catióni catiónicos cos se usan po porr sus prop propiedades iedades germicid germicidas, as, bactericidas, algicida,etc. y se preparan a partir de aminas grasas o partiendo de cloruros de alquilo y aminas terciarias. Un ejemplo de ellos es el Cetablón.

El Clorhidrato de lauril amina 41

 

Entre éstos se encuentran : Aminas grasas y sales, Sales de amon amonio io cuaternarias, Aminas grasas  polietoxiladas,, otros  polietoxiladas TENSOACTIVOS ANFOTEROS. Son aquellos que presentan presentan en su molécula grupos aniónicos y ca catiónicos, tiónicos, formados por una cadena grasa y un nitr nitrógeno ógeno cuat cuaternar ernario io conteni conteniendo endo un radical anión aniónico, ico, son produc productos tos establ estables es en sistemas ácidos y alcalinos alcalinos , básicos en eell área cosmética por su buena tole tolerancia rancia cutánea y en la formulación de limpiadores alcalinos e inhibidores de corrosión . Ej: las betaínas. (H3C)3- N+ - CH2- COO - + HCl Son tensoativo tensoativoss secunda secundarios, rios, suav suaves es , que mejora mejorann la esta estabili bilidad dad de la espum espumaa y modi modifican fican la viscosida visco sidadd .Son sólidos inc incolor oloros os que se encuent encuentran ran en la remo remolacha lacha , derivad derivados os del ác N,Ndemetil amino acético, que se obtiene por reacción del ácido monocloro acético con trimetil amina. Ej: Cl-CH2- COOH + (3HC)3 - N

(H3C)3 – N+ - CH2 – COO-

+ HCl

Son tensoactivos anfóteros los siguientes: a) Aci Acill amin aminoác oácido idoss y dderi erivad vados os  b) N-alquil aminoáci aminoácidos dos

TENSOACTIVOS NO IONICOS. Estos compuestos no producen iones en solución acuosa , se solubilizan mediante un efecto combinado de un cierto número de grupos solubilizantes débiles ( hidrófilos) co como mo éter, y OH- . Son derivados polioxietilenado polioxietilenados,y s,y polioxip polioxipropilenados, ropilenados, deriv derivados ados del sorbitán sorbitán y alcanolaminas grasas.,etc. Son estables estables frente a la mayo mayoría ría de los produ productos ctos quími químicos cos en las concent concentracio raciones nes usual usuales es de empleo, al no ionizarse en agua , no forman sales con los iones metálicos y son igualmente efectivos en aguas blandas o duras. Son compatibles con tensoactivos tensoactivos catiónicos o aniónicos . Son muy valiosos como mat materias erias pprimas rimas bas basee en la formulación de di diversos versos productos para la agricultura, curtido, látex, textiles, procesos de metales, pinturas en emulsión, petróleo, pulpa,  papel, limpiadores. Poseen propiedades hidrofílicas que ddependen ependen de los gru grupos pos funcionales que que forman enlaces de hidrógeno. Corresponden a este este tipo los siguientes compu compuestos: estos: 42

 

Alcoholes lineales etoxilados, Alquil fenoles etoxilados, Esteres de ácidos grasos, Derivados de aminas y amidas, Copolímeros óxidos de etileno- óxid óxidoo de propileno, Polialcohol Polialcoholes es de alcoholes etoxilados, Tioles ( mercaptanos ) etoxilados. Ejs:

PROPIEDADES FISICAS DE SOLUCIONES ACUOSAS DE SURFACTATES: Son de importancia importancia por su empl empleo eo en la formulaci formulación ón de detergent detergentes es de uso domésti doméstico co e industrial. SOLUBILIDAD: Para preparar preparar una soluci solución ón de tensoact tensoactivo ivo hay que tomar en cuenta su solub solubilid ilidad ad en agua. La solubilidad aumenta aumenta con la temperatura. Existe una temperatura temperatura que se conoce con el nombre de “punto Kraft” en que un pequeño aumento de T incrementa considerablemente la solubilidad. El largo de la cadena hidrocarbonada afecta este punto. Es importante que en caso de la detergencia, la efectividad del tensoactivo se reduce notablemente cuando se trabaja abajo del punto punto Kraft, ya que a temperaturas inferiores no se forman micelas. Un comportamiento peculiar peculiar de las soluciones de tensoactivos tensoactivos no iónicos consi consiste ste en que se enturbian al alcanzar la T conocida como “punto de enturbiamiento o Cloud Point” a mayor número de moles de óxido de etileno, mayor punto de enturbiamiento. DISMINUCION DE LA TENSION SUPERFICIAL: Para una serie homóloga de surfactante, surfactante, la concentración necesar necesaria ia para la misma disminución de tensión superficial es de un factor de 3 por cada grupo CH2 adicional. REGLA DE TRAUBE. FORMACION DE MICELAS: Las soluciones de surfactante surfactante tienen propiedad propiedades es no usuales, en solucio soluciones nes diluidas se comport comportan an como electrolitos normales, pero a una concentración dada y bien definida ocurren cambios bruscos en su presión osmótica, osmótica, conductividad eléctrica y tensión superficial. superficial. Para una solución de laur laurilsu ilsulfona lfonato to sódi sódico co vs la conce concentra ntración, ción, se produ produce ce comp comportam ortamiento iento anormal por la formación de micelas =agregados de los iones del surfactante con las cadenas de hidrocarburo hacia adentro y los grupos hidrofílicos hacia afuera, en contacto con el medio acuoso. La concentración a la cual la formación de micelas es apreciable se llama CONCENTRA CION MICELAR CRITICA y es justamente la concentración a la cual ocurren los cambios bruscos ya mencionados y por lo tanto se usan para determinar la CMC. La micelación es un mecanismo por el cual se puede disminuir la tensión superficial. En la superficie la agitación térmica y la repulsión eléctrica entre las cabezas se oponen a este tipo de agregación , por consiguiente una baja de la CMC se favorece por los siguientes factores: 43

 

1) aumento de la lo longitud ngitud de la cola del tensoactivo (en una sserie erie homólog homólogaa cada gru grupo po CH2 más, reduce la CMC a la mitad de su valor) 2)descenso de la temperatura, baja de la CMC pero hay un aumento en el tamaño de la micela cerca del punto de enturbiamiento. 3) adición de sales simples reducen la repulsión por efecto pantalla, retrasan la migración de iones de surfactante. Cuando los tensoactivos se disue disuelven lven en agua , las moléculas van concentrándose concentrándose en la interfase, agrupándose en forma ordenada , formando micelas. En la mayoría de tensoac tensoactivos tivos la CMC, en genera generall no excede a 1 g/l.. Solucion Soluc iones es bajo la CMC se compo comporta rtann de acuer acuerdo do a los los pri princi ncipio pioss fís físico ico-- quí químic micos os de las soluciones. Sobre la CMC oocurren curren desvíos considerables .

Por sus aplicaciones : Por sus aplicaciones se clasifican en : Emulsionantes. Detergentes. Humectantes. Dispersantes. Solubilizantes.

EMULSIONANTES.-Promotores EMULSIONANTES.-Promoto res de Emulsiones Es un sistema disperso en el que las fases son líquidos no miscibles o parcialmente miscibles. Los glóbulos del líquido dispersado son generalmente de 0.1 a 10 micras de diámetro. Si el “aceite” es la fase dispersa, la emulsión se denomina de aceite en agua O/W , de textura cremosa y mayor conductividad eléctrica y si el medio acuoso es la fase dispersa será W/O, agua en aceite. Los agentes emulsionantes evitan la formación de nata, sedimentación, coalescencia y floculación lo que implica la formación de glóbulos mayores y por lo tanto la destrucción de la emulsión. Para estabilizar la emulsión hay que poner un agente emulsionante que puede ser un tensoactivo , materia de origen natural o polvos finos de sólidos. 44

 

La función función de un agente emul emulsion sionante ante es facilit facilitar ar la formación de la emulsión y promov promover er su estabilidad. Estos forman una película adsorbida alrededor de las gotitas dispersadas que contribuyen a evitar la floculación y coalescencia. Los factores que favorecen la estabilid estabilidad ad de un unaa emulsión dependen de la naturaleza del agente emulsionante y de las condiciones apropiadas de formulación El tipo de emul emulsión sión que se forma depende del equili equilibrio brio entre las prop propiedad iedades es hidrófí hidrófílicas licas y lipofílicas. Los jabones jabones de meta metales les alcalin alcalinos os favorec favorecen en la formac formación ión de emulsion emulsiones es O/W porqu porquee son más hidrófilos que lipófilos y los jabones de metales pesados al contrario favorecen las emulsiones W/O. de números llamados HLB. Griffin ideó una escala arbitraria de valores que sirviesen como medida del balance hidrófilolipófilo HLB de los agentes superficialmente activos. Es posible establecer un intervalo de la máxima eficacia para cada tipo o clase de agente tensoactiv tenso activo, o, deduci deduciéndo éndose se de ésta, que cuanto más alt altoo es el HBL de un agente mayo mayorr es su carácter hidrófilo, ej los Tweens derivados de polioxietilénicos son hidrófilos con HBL de 9,6 a 16,7 , en tanto los Spans son agentes lipofílicos con valores bajos de 1,8 a 8,6 Se han establecido diferentes fórmulas para calcular el HLB , a partir de datos de composición de los tensoactivos , pero también se pueden determinar experimentalmente . El HLB de algunos és ésteres teres de ácidos grasos y alco alcoholes holes polihid polihidroxilados roxilados ej: ele monoes tearato de glicerina puede calcularse mediante la fórmula : HLB = 20( 1- S/A ) S = índice de saponificación. A = acidez del ácido graso. Ej: el monolaurato de sorb sorbitán itán ppolioxietilénico olioxietilénico,, Tween 20, tiene S= 45,5 y A= 276 276,, calcular el HLB. HLB = 20 (1 - 45,5/276 ) = 16,7 La siguiente siguiente escala demuestra los valores de HLB para diferentes tensoactivos tensoactivos.. Hidrófilo

18 15 12

Lipófilo

9 6 3

Agentes solubilizante solubilizantess Agentes detergentes Agentes emulgentes, o/w Agentes humectantes y de extención Agentes emulgentes. w/o La mayoría de agentes antiespuma

0

En número BHL óptimo óptimo para formar una emulsión depende en cierta medida de la naturaleza del sistema del que se trate. 45

 

DETERGENTES.- Promueven la eliminación de la suciedad. La mayoría de las operaciones de la vida cotidiana concernientes al lavado, ponen en juego un antagonismo entre los contaminantes (grasas hidrocarbonadas) y el agua. La detergencia es definida como el desplazamiento , con ayuda de una solución acuosa , de toda clase de cont contamina aminacion ciones es graso grasosas sas situ situadas adas sobr sobree supe superfici rficies es sóli sólidas das como text textiles, iles, meta metales, les, vidrio,piel etc . Para cumplir su papel, un tensoactivo con efecto detersivo, debe ser capaz de varias acciones: - que sus soluciones puedan mojar la superficie del sólido. - desplazar el contaminante. - per permit mitir ir el des despre prendi ndimie miento nto de dell con contam tamina inante nte (su (sucie cieda dad) d) baj bajoo la for forma ma de sus suspen pensió siónn sin redepositación sobre la superficie sólida sólida , deberá ser estable en el medio, ya sea ácido o básico, y no dar productos insolubles en el agua Las dos primeras condiciones son cubiertas por la substancia, al disminuir las tensiones interfaciales sólido-agua y líquido-agua, como es el caso de los agentes humectantes y detersivos. El papel de estos dos tensoactivos es el mismo, salvo que el agente detersivo tiene un fuerte caracter lipófilo (su cadena hidrocarbonada es más larga). A partir de cierta concentración de tensoactivo, se obtiene una micela teniendo como núcleo el glóbulo grasoso y alrededor las moléculas de tensoactivo, lo que facilita su suspensión en la solución. Como los detergentes son generalmente iónicos, las micelas están rodeadas de cargas eléctricas lo cual impide su coalescencia es decir el agrupamiento micelar . Graficamente resolver el siguiente ejercicio: Etapa 1- superficie cubierta de grasa Etapa 2 - superficie cubierta de grasa con agua, la cual es incapaz de desplazar la suciedad ya que su tensión superficial es alta. Etapa 3 – el mismo sistema de la etapa 2 adicionando el detergente, su parte hidrófoba se engancha a la grasa y la superficie del sólido, reduciendo así la adhesión de la grasa al sólido. La suciedad grasosa puede entonces ser desprendida de la superficie, por acción mecánica. Etapa 4- formación de la micela .- la suciedad grasosa es mantenida en suspensión en la solución y las moléculas de tensoactivo tensoactivo rodeándolas. La sup superficie erficie es recubierta de una capa monomolecular  monomolecular  de tensoactivo.

46

 

HUMECTATES. – Facilita la penetración de un líquido en una superficie porosa. Cuando una pequeña cantidad de un líquido se coloca sobre una superficie plana , la forma de la gota dependerá de su naturaleza y de las fuerzas existentes entre las dos fases . Sí hay repulsión, el líquido tendrá la tendencia a formar un glóbulo, con un ángulo de contacto elevado entre su superficie y la tangente de su curvatura lo que resulta que el sólido no se humecta ;  por el contrario sí la adhesión entre la gota de líquido y el sólido es favorable, el angulo de contacto resultará pequeño, la gota se extiende, y se dice que el sólido es mojado por el líquido. Este métod métodoo senci sencillo llo se apl aplica ica a ffibras ibras text textiles iles ppara ara co conocer nocer la con concentr centració aciónn de te tensoa nsoactivo ctivo deseable para tener una buena humectación sobre la fibra textil . La humectación está basada en tiempos de humectación los cuales no deben exceder de 10 minutos. Se cronometra el tiempo de humectación y con lo loss diferentes datos obten obtenidos idos vs concent concentración ración se obtienen gráficas, donde se puede observar : a).- el poder humectante en la concentración micelar crítica.  b).-el efecto de la temperatura sobre sobre la humectación. c).- comportamiento de diferentes fibras textiles, tanto naturales como sintéticas.

APLICACIONES. Consulta. 

P L A G U I C I D A S.

Desde la antigüedad antigüedad la gente moría de hambre y de enfermed enfermedades ades originad originadas as o transmitida transmitidass por  insectos como pulgas,piojos,moscas y otras alimañas. Asífiebre tenemos lailla, peste qu quee endel la edad mató aregiones 11/3 /3 de lacompletas pob población lación de de Euro Europa. pa. La malaria, la amarla amarilla, la negra enfe enfermedad rmedad su sueño eñomedia que diezmó Africa y América. 47

 

La tifoidea,la tifoidea,la pe peste ste bubó bubónica, nica, la enfer enfermedad medad de cha chagas gas , el dengu denguee de igual gr graveda avedadd que las citadas. En el campo agrícola desde cuando la agricultura de subsistencia se remplazó por operaciones comerciales surgió la necesidad de mejorar la producción de las cosechas tanto en can cantidad tidad como en calidad , para lo cual se deben controlar controlar las formas de vvida ida vegetal o animal que sean dañinas o desventajosas para los cultivos. Así insectos hongosasalyigual que loss. roedores roedores y las malezas son responsables de grandes daños a la los salud y a lasy cosech cosechas propiedade propiedades. En el siglo 19 se ddesarrollaron esarrollaron los primeros compuestos químicos capaces de con contrarrestar trarrestar los efectoss nocivos de esto efecto estoss insecto insectos. s. Los primero primeross insect insecticid icidas as fuero fueronn inorgán inorgánicos icos como el verde  parís, arseniatos de cobre y de plomo, compuestos de azufre y el compuesto de Bordeaux (sulfato de cobre e hidróxido de calcio). También se emplearon compuestos compuestos orgánicos naturales como la nicot nicotina ina y otros. Desde el final de la segu segunda nda guerr guerraa mund mundial ial se desa desarroll rrollaron aron miles de prod producto uctoss quím químicos icos sintético sint éticoss llamad llamados os pestic pesticidas idas o plaguici plaguicidas das ,denom ,denominánd inándose ose según el fin para el que fuero fueronn empleados, así se tienen insecticidas, fungicidas, acaricidas, termicidas ,hervicidas, repelentes,etc. Estos insecticidas naturales o sintéticos resultaron ser tan tóxicos para las personas y animales como para lo loss insect insectos os , además tendían a acumu acumularse larse en la tierr tierraa por no ser deg degradables. radables. siendo su empleo muy peligroso, sin embargo es preferible un insecticida peligroso a una muerte segura  por enfermedad . Otro riesgo riesgo de los ins insecticidas ecticidas es que cuando ssee aplican quedan po pocos cos insect insectos os los que se hacen luego más resistentes al efecto destructivo. La erradicació erradicaciónn de las plagas resp responsab onsables les de estas tri tribulac bulacione ioness mucha importancia importancia médica y económica.

con vene venenos nos selec selectivos tivos es de

El envenenamiento envenenamiento es producido por la interrupción o interferenci interferenciaa con el metabolismo pudiendo ser esta de diferente diferente magnitud, el veneno in interrumpe terrumpe totalmente el funcionamient funcionamientoo de las célu células las ó de los ttejidos ejidos críticos hasta oca ocasionar sionar llaa muerte. Los insecticidas actúan por ingestión, por contacto por absorció absorción, n, por respiración. A diferencia diferencia de estos se tienen los insect insecticidas icidas si sistémicos stémicos para plantas y animales que hacen al animal o planta tóxico para el insecto. Otros métodos para el exterminio de insecto insectoss es el control genético mediante el uso de hormonas que causan ano anormalidades rmalidades en el desarrollo y la muerte del insecto ; además de la rreproducción eproducción de depredadores y la liberación de machos o hhembras embras estériles.

INSECTICIDAS NATURALES. Los derivados de plantas son tóxicos según el con contenido tenido de aalcaloides,ej: lcaloides,ej: las ppiretrinas, iretrinas, nicotina ,rotenona ,etc. PIRETRINAS.  NICOTINA 48

 

ROTENONA

INSECTICIDAS SINTETICOS. En el año de 1939 ssee descubrió eell DDT dicloro difen difenil il tricloro etano (1,1,1- tricloro-2 tricloro-2,2-bis ,2-bis ( pcloro fenil fenil)) etan etanoo , extrem extremadame adamente nte tóx tóxico ico par paraa los ins insectos ectos y de meno menoss toxi toxicidad cidad ppara ara los mamíferos. Este inse insectici cticida da comp compuest uestooycl clorado orado cont controla rola enfermedad medades es imperecedero propa propagadas gadas por mosqu mosquitos itos sey  pulgas , protegiendo la salud las cosechas perolas es enfer un compuesto y sus residuos acumulan acumu lan en el ambi ambiente, ente, es neurotó neurotóxico xico actúa sob sobre re el siste sistema ma nervios nerviosoo central dañan dañando do el hígado , pudiendo pasar pasar a la cadena alimentaria y producir cáncer en animal animales es de laboratorio. El DDT se prepara con materias primas muy baratas ,clorobenceno y el tricloroacetaldeh tricloroacetaldehído. ído.

La descompo descomposici sición ón del D DDT DT eteno.

produ produce ce el DD DDE E que es eell 1,1- di dicloro cloro-2,2-2,2- bbis is ( p-c p-cloro loro fe fenil nil )

Uno de los efectos ambientales más pronun pronunciados ciados ha sido su efecto en el proceso proceso de formación del cascarón casca rón de los huevos de mucha muchass aves.,es aves.,este te DDE inhibe la enzima anhi anhidras drasaa carbóni carbónica ca , que controla la secreción del del calcio para la formación del cascarón. El DDE también al igual qu quee el DDT se acumula en los ttejidos ejidos adip adiposos osos del ser humano. Se han desarrollado muchos otros insecticidas clorados . Algunos se acumulan también en el ambiente y producen producen efectos tóx tóxicos icos por lo que nnoo son recomendado recomendadoss en agricultu agricultura ra salvo en casos especiales , por lo cual cual deben aplicarse aprop apropiadamente iadamente observando no normas rmas de seguri dad. Ej: el lindano, eell aldrín el clordano clordano,, etc.

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Como herbicidas herbicidas se usaron compuestos como el ácido 22,4 ,4 – di y el 2,4,5- tri- cloro feno fenoxiacético xiacético . Algunas muestras de 2,4,5- tri son teratógenas ( agentes que causan deformaciones en el feto ). Ese ef efec ecto to se debi debióó a la pres presen enci ciaa de dell 2,4, 2,4,55 tr trii come comerc rcia iall del del comp compue uest stoo 2,3, 2,3,7, 7,88- tetr tetrac aclo loro ro dibenzodioxina, dibenzodioxin a, sustancia muy tóxica. La dioxina también es muy estable ,persistente en el ambiente , soluble en grasas ,por lo que puede entrar a la cadena deformante llamadaalimenticia. cloracné. En concentraciones subletales provoca una enfermedad cutánea Los compuestos organometálicos organometálicos también son tóxicos tóxicos.. La toxicidad es variable variable y depende de la naturaleza del compuesto compuesto y de la identidad del me metal. tal. Así los compuestos de arsénico, arsénico, antimonio, plomo , talio y mercurio son tóxicos debido a que los iones metálicos son tóxicos. Muchas bacterias se protegen contra los efectos tóxicos del mercurio mediante la formación de iónes meti metilmercú lmercúrico ricoss ( CH3 Hg + ) y dimet dimetilmerc ilmercúrico úricoss ((CH3)2 Hg ) gaseoso. Desechos industria indu striales les de me mercuri rcurioo depos depositado itadoss en lagos lagos y río ríoss han oc ocasio asionado nado su pre presenci senciaa en pece pecess y humanos, en donde los iones metilmercúricos actúan como neuroveneno mortal.. El ar arsé séni nico co tamb tambié iénn es me meti tila lado do po porr lo loss or orga gani nism smos os dimetilarsino (CH3) 2 AsH.

que que

lo

tran transf sfor orma mann

en

el

vene veneno no

El tetraetilo de plomo y otros compuestos alquilplomados utilizados como antidetonantes en las gasolinas ,han provocado la pr presencia esencia de millon millones es de toneladas ddee plomo en la atmósfera. Dada la toxicidad del plomo estas cifras también son alarmantes.

 

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GUIA DE PRACTICAS 51

 

PROGRAMA: 52

 

Práctica N° 1

Obtención de Colorantes Naturales . 1era parte.

Práctica N° 2

Obtención de Colorantes Natu Naturales. rales. 2da parte.

Práctica N° 3

Síntesis de Colorantes Sintéticos. Azoicos.

Practica N° 4

Síntesis de Colorantes Sintético Sintéticos. s. del Trifenil metano.

Práctica N° 5

Teñido de fibras con colorantes naturales.

Prática N° 6

Teñido de fibras con colorantes sintéticos.

Práctica N° 7

Preparación de polímeros por adición.

Práctica N° 8

Preparación de polímeros por condensación.

Práctica N° 9

Preparación de polímeros termofijos. Resinas.

Práctica N° 10

Preparación de Biopolímeros.

Práctica N° 11

Agentes tensoactivos.

Práctica N° 12

Formulación de un producto a partir de agentes tensoactivos.

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INDICACIONES GENERALES.   Con el fin fin de que el traba trabajo jo en el la laborato boratorio rio sea orde ordenado nado y produ productivo ctivo y que su aporte aporte sea significativo en el aprendizaje , se presentan las siguientes indicaciones: 1. - Como útiles útiles de trabajo cada estudiant estudiantee debe portar obligatoriamente: -

Mandil blanco. 1 franela para secar. Una funda de detergente. Cuaderno de apuntes.

- Guantes de caucho - Una caja de fósforos. - Un cepillo para tubos de ensayo.

2. - Las prácticas se realizarán según el horario fijado , en grupos, siendo éstos invariables durante todo el año.   3.- En el laboratorio, cada grupo de estudiantes se responsabilizará del material que ocupa. - Si perdieran o rompieran al algún gún material , debe reponerse en los 7 días siguientes, de no hacerlo no podrá entrar a la siguiente práctica. - Si algún estudiante altera la disciplina, será

EXPULSADO del laboratorio .

4.- -Los informes indicado. Estos deben se serefectuarán entregadosdealacuerdo ingresaralalformato laboratorio para la práctica siguiente. 54

 

- Si el iinforme nforme se entregara al día siguient siguiente, e, su calificación será sobre 7 puntos. 5.- Medidas de precaución. - Los PRODUCTOS PRODUCTOS ORGÁNICOS PUEDEN PRESENTAR PELIGROS : Explosiones, incendios, asfixia, envenenamientos, etc etc por lo que se solicita a los estudiantes respetar las siguientes reglas elementales de seguridad : - No ejecutar una experiencia sin haberse informado ampliamente sobre ella. - Realizar el trabajo en forma cuidadosa y ordenada. - Lavar el equi equipo po antes y después de haberlo uti utilizado. lizado. - Trabajar con mandil para evi evitar tar daños por el uso de los reactivos. - Si utiliza gases venenosos, tóxicos o explosivos trabajar bajo campana. - Con líquidos inflamables inflamables evitar el fuego y las resistencias eléctricas encendidas. - Nunca calentar sistem sistemas as cerrados. - Nunca abandonar un equipo que esté funcionando. - Si se produce fuego se debe cerrar la llave de gas, alejar las sustancias inflamables , cubrir el fuego con una manta gruesa seca o húmeda o emplear un extinguidor , nunca verter agua porque se puede aumentar el peligro. - abundante Si se regaseagua. ácidos, bromo, bases fuertes en la piel, ácidos, piel, lavar la parte afectada con No FUMAR. No consumir alimentos en el laboratorio.

FORMATO DEL INFORME Carátula. (1 hoja) UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR  FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

LABORATORIO DE QUIMICA MACROMOLECULAR 

PRACTICA N°………

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T I T U L O

GRUPO: QMPx- 001

Integrantes:……….. ………..

 

Fecha de la Práctica:

CONTENIDO

RESUMEN ( Primera hoja ) 1.- OBJETIVOS. 1.1.1.2.-

2.- TEORIA  

2.1.- Método, fundamento2.2.- Ecuaciones

3.- PARTE EXPERIMENTAL 3.1.- Materiales y Equipos. 3.2.- Sustancias y Reactivos. 3.3.- Dibujo del Equipo. 3.4.- Diagrama de Flujo. Condiciones de reacción. 3.5- Observaciones 56

 

3.6.- Datos Experimentales.

4.- CALCULOS Y RESULTADOS. 5.- DISCUSION. 6- CONCLUSIONES. 7.- APLICACIONES. 8.- CUESTIONARIO. 9.- BIBLIOGRAFIA

Practica Nº 1

COLORANTES NATURALES.

OBTENCION POR EXTRACCION. 1.- OBJETIVOS. 1.- Extraer antocianina y quinonas y estudiar sus propiedades. 2.- Adiestrar a los estudiantes en el manejo m anejo de las técnicas para la extracción por solventes.

2.- TEORÍA. Colorantes.

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Algunos compuestos se presentan coloreados , esto se debe a que ciertas estructuras orgánicas tienden a originar color, mientras que otras no lo hacen. Estas estructuras parciales necesarias para la aparición de color se denominan cromóforos. Existen otros grupos, los deno denominados minados auxócromos auxócromos,, que dan lugar a uuna na intensificación de color y causan adherencia al material que colorean. Colorantes Naturales. La naturaleza naturaleza es rica en colores. Mu Muchas chas especie especiess vegetales y animales contienen como parte de su estructura compuestos qu químicos ímicos coloreados , llos os mismos qu quee han sido utilizados ppor or el hombre desde la ant antigüedad igüedad principalmente para col colorear orear sus vvestiduras, estiduras, así ssee tiene la ggranza, ranza, el índigo, el palo campeche, la cochinilla,etc. Entre los colorantes naturales se encuentran las naftoquinonas , antraquinonas y antocianinas. Las antocianinas antocianinas se encuen encuentran tran presen presentes tes en los pét pétalos alos de las rosa rosass , llas as mismas que en medio ácido,, se encue ácido encuentran ntran en forma fenó fenólica lica de colo colorr rojo rojo y cuand cuandoo camb cambia ia el pH a alcal alcalino ino se transforma en forma forma aniónica de color azul azul.. Ajustando con convenientemente venientemente el pH se pueden obtener  los colores rojo, violet violetaa y azul. Son inestables al pH , al cal calor or y la luz,debiendo conservarse en rec recipientes ipientes oscuros oscuros.. Las naftoquinonas como la juglon juglonaa se encuentra en la cáscara de la nuez y las ant antraquinonas raquinonas como el ácido carmínico en la cochi cochinilla. nilla. La obtención de estos colorantes se realiza generalmente por extracción extracción con solventes , valiéndose de la solubilidad que que estos presentan en solventes solventes adecuados, pudiendo pudiendo emplearse agua, alcoh alcohol, ol, éter, acetona, acetona, ácidos o bas bases es , etc. Además eess importante considerar las con condiciones diciones de trab trabajo ajo como son la temperatura, agitación , tamaño de partícula , la relación soluto/ soluto/ solvente, tiempo, pH, etc. Luego de realizada realizada la extracción se procede a el eliminar iminar el solven solvente te por evaporación o destilación , y de ser necesario se procederá a la purificación. En ocasion ocasiones es hay prese presenci nciaa de gran cant cantida idadd de azúca azúcares res , los mis mismos mos que se sep separa aran, n, por  adsorción del colorante colorante en una columna de cromatog cromatografía rafía rellena de Poliamida en ch chip, ip, luego se separaa el ccolora separ olorante nte ddel el ad adsorb sorbente ente por eextra xtracción cción con al alcoho cohol,l, pro procedie cediendo ndo lueg luegoo a sec secar ar el  producto.

3.- PARTE EXPERIMENTAL. 3.1.- MATERIALES Y EQUIPOS. Balanza, Mort Balanza, Mortero, ero, 2 Vaso Vasoss de preci precipitac pitación ión de 250 – 600 ml, Rever Reverbero bero,, A Agitad gitador, or, Embudo, Embud o, Papel ffiltro iltro,, Pipe Pipeta, ta, Prob Probeta eta de 10 m ml,l, Cris Cristaliz talizador ador,, Papel in indicad dicador, or, Aren Arenaa lavada. 3.2 .- SUS SUSTANCI TANCIAS AS Y RE REACTIV ACTIVOS. OS. 1) Pét Pétalo aloss de ro rosas sas rroja ojass ,2) pét pétalo aloss de ñac ñachag hag,, 3) pep pepaa de ag aguac uacate ate ,,4) 4) , remo remolac lacha, ha, 55)) cáscaras de nogal, 6) cochinilla, 7) achiote. Alcohol etílico de 60°GL., áácido cido clorhíd clorhídrico, rico, carbonato de sodio , hidróxi hidróxido do de sod sodio, io, agua . 3.3 .-PRO .-PROCEDIM CEDIMIENTO IENTO.. ( 1era parte) 58

 

1).- Obtención de antocianinas.3.3.1.- Se pesan 1100 g de pét pétalos alos de rosas rojas , se tritu trituran ran con 20 g de arena y se los pone a macerar en un vaso co conn 100 ml de alco alcohol hol de 60° durante 1 hora . Se filtra la solu solución ción y se evapora el solvente.Previamente solvente.Previamente se separan 5 ml para una prueba de calentami calentamiento.. ento.. Se recoge el colorante y se lo pesa. Se calcula el rendimiento. Repetir la extr Repetir extracció acciónn con las muest muestras ras 2 y/o 3 . Con la muest muestra ra 3 utilizar utilizar solu solución ción de hidróxido de sodio al 0,5%. PRUEBA: 3.3.2.- Se tritura 1 g de pétalos ddee rosas con 10 g de arena , se los pasa pasa a un vaso de  precipitación y adiciona 5 ml de ác. clorhídrico al 10% , se agita y separa la solución  por  filtración.

El filtrado de color rojo , ssee alcaliniza con solución de carbonato de sod sodio io con lo que se colorea de azul debido a la ioni ionización zación de la cianina.

3.3.3.- En un tubo de ensayo se pone 5 ml de solución acohólica de antocianona y se somete a calentamiento. Determinar a qué temperatura se pierde el color. Cuando la solución del colorante es azucarada, como en el caso de la remolacha, se debe separar el azúcar , lo que se pu puede ede hacer fermentándola ó por medi medioo de un unaa columna ddee cromatografía.   Utilizar la muestra 4. 3.3.4.- Se corta la remolacha en discos discos muy finos y se los pone pone a macerar en agua por 1 hora. Se separa la solución que contiene colorante y azúcar. Se pasa est estaa soluci solución ón a través de una colu columna mna cromat cromatográf ográfica ica rell rellena ena de polia poliamida, mida, en don donde de queda retenido el colorante. Luego se pasa alcohol por la columna para extraer el colorante, se filtra y evapora , obteniéndose el colorante puro, que es pesado para determinar determinar el rendimiento. PRUEBA:

NOTA: Los colorantes obtenidos se recog recogen en y se pres presentan entan junto al informe en una funda de polifán de 5x6 debidamente etiquetada. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALE EXPERIMENTALES. S. 59

 

Muestra

Peso g.

Alcohol Tiempo Colorante % Color Color medio o sol. de obtenido rendimiento medio ácido básico NaOH.ml extracción g.

Pétalos (rosa) Pétalos (ñachag) Pepa aguacate

de

Remolacha

3.5.- OBSERVACIONES

PRACTICA N° 2

Obtención de Quinonas y Caroteno Carotenoides. ides. 3.3.- PROCEDIMIENTO ( 2da parte ) 3.3.5.- Se pesan 20 g de cásca cáscara ra de nuez, se ttrituran rituran con arena y se macera con alcohol por 1 hora, se procede igual que en 3.3.1. 3.3.6.- Se tri 3.3.6.tritura tura llaa muest muestra ra de coch cochinil inilla la con are arena na y se la ppone one a mac macerar erar en agua de destila stilada da calentada hasta su te temperatura mperatura ddee ebul ebullición lición en la relación cochinilla: agua ( 1: 770). 0). Agitar filtrar  y proceder como en 3.3.1. 60

 

3.3.7.- Se pesan 40 g de semillas de achiote y se ponen a macerar en 50 ml de solución de hidróxido de sodio al 1% por 15 minutos. Se separa la mezcla por filtración y se adiciona 10 ml de HCl 1,5 N para precipitar el colorante. Se filtra y lava con agua destilada. Se seca a 70°C por 30 minutos. PRUEBA: En una tira de papel filtro de 3 cm de ancho se traza una línea con la solución del colorante a 1 cm del extremo y se lo introduce en un vaso conteniendo una pequeña cantidad de acetona. Se deja correr el solvente a través del papel y se observa el resultado. 3.4.-

DATOS EXPERIMENTALE EXPERIMENTALES. S.

Muestra

Peso g. de Solvente muestra Vol. ml

Tiempo de Colorante extracción obtenido g.

Cáscara Nuez Cochinilla Achiote 3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO.

61

Color  observado

Color del papel filtro.

 

COLORANTES SINTETICOS. Los colora colorante ntess sinté sintétic ticos os se prep prepara arann en el labor laborato atorio rio a parti partirr de com compue puesto stoss quím químico icoss , obteniéndolos con estructuras químicas muy definidas. Ejemplos de ellos son : los azoicos, del trifenilmetano, nitrados, quinoides e indigoides.

Práctica N° 3 SINTESIS DE COLORANTES AZOICOS 1. OBJETIVO. 1.1.- Obtener anaranjado ddee metilo . 1.2.- Familiarizar a los estudiantes estudiantes con la técnica para obtener colorantes aazoicos zoicos y el estudio de sus propiedades.

2.- TEORIA Los colorantes azoicos son nitrogenados, contienen el cromóforo azo -N=N- y el auxócromo  NH2 , - NHR y el - OH. Son intensamente coloreados , pudiendo sser er anaranjados, rojos, azules azules,, etc, Son muy estables a la luz y al lavado. La mayoría son derivados del ácido sulfónico y se prepa preparan ran mediante la diazoación de una amina aromática aromá tica pri primaria maria y la copul copulación ación co conn una amin aminaa aromát aromática ica pri primaria maria en med medio io ácid ácidoo o una solución de de fenol en medio alcalino. El anaran anaranjado jado de m metilo etilo se oobtien btienee en forma de ssal al ppor or ddiazoa iazoación ción del ácid ácidoo sulfa sulfaníli nílico co y  posterior copulación copulación con la dimetilanil dimetilanilina ina . -Calentado el colorante en presencia de áácido cido clorhídrico se transforma en heliantina de ccolor olor rojo. -En presencia de ácido acético glacial y zinc en po polvo lvo y calentado ppor or unos minu minutos tos la solució soluciónn  pierde gradualmente el color. color. . 3.- PARTE EXPERIMENTAL 3.1.- MATERIALES Y EQUIPOS. Balanza, Balanz a, 1 Vas Vasos os de preci precipit pitaci ación ón de 600 ml, 2 Vas Vasos os de 400 ml, 1 Pro Probet betaa de 100 ml ,1 Erlenmeyer de 250 ml ml , 1 Buchner, 1 Kitasato, Bomba ddee vacío, Baño o cuba para hie hielo, lo, Varilla de agitación, Reverbero, Papel filtro, Papel indicador. Cristalizador. 3.2.- SUSTANCIAS SUSTANCIAS Y REC RECTIVOS. TIVOS. 62

 

Acido sulfanílico, carbonato de so sodio, dio, nitrito de so sodio, dio, ácido clorhídrico conc , dimetilanilina, dimetilanilina, hidróxido de sodio al 10% , cloruro de sodio, ác. acético glacial, zinc en polvo, hielo. 33.- PROCEDIMIENTO. En 100 ml de agua se disuelven disuelven 5 g de ác. sulfaníli sulfanílico co y 2 g de carbonato de sodio. sodio. La solución se enfría a 0°C añadiendo 150 g de hielo y a con continuación tinuación se añaden 2 g de nitrito de sodio disuel disueltos tos en 15 ml de agua. Después se añade lentamente una solución de 4 ml de ácido clorhídrico conc. conc. en 25 ml de agua fría. Este proceso corresponde a la diazoación. En una mezcla de 5 ml de ácido clorhídrico conc. y 15 ml de agua ,se disuelven 3 ml de dimetil anilina . La solución se enfría con hielo y se vierte con agitación agitación contínua sobre el ácido sulfanílico diazoado. Obteniéndose la copulación. La copulación inicia ya en la solución ácida diluída y el colorante colorea de rojo la solución. El proceso proceso de copu copulació laciónn se comp completa leta al mismo tiemp tiempoo que el colo colorante rante se transf transforma orma en su sal sódica amarilla añadiendo aproximada aproximadamente mente 40 ml de sol de hidróxido de sodio al 10%. La solución se vuelve básica al tornasol . se añaden 30 g de sal cloruro de sodio , se calienta el contenido del vaso hasta cerca de su punto de ebullición ebullición y luego se deja enfriar. El colorante se se separa encrista encristales les anaranjados que se recogen por filtración en un buchner, se lavan con etanol ,se extienden sobre un papel y se secan. PRECAUCION : No se debe determinar el punto de fusión porque el colorante se descompone antes de fundir. PRUEBAS: - Disolver Disolver 0,2 g de ana anaranja ranjado do de meti metilo lo en 10 ml de agua y 1 ml de ác. clorh clorhídri ídrico co conc. conc... Se calienta calie nta la sol solución ución y lu luego ego se dej dejaa enfriar . Lo Loss crista cristales les roj rojos os de heli helianti antina na se sepa separan ran por  filtración. - En un erlenmeyer pequeño se pone 0,1 g de anaranjado de metilo, 30 ml de agua, 5 ml de ácido acético glacial y de 3-4 g de zinc en polvo. Se calienta por unos minutos hasta la pérdida gradual del color. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES Substancias Peso rreeactivos

Peso producto

Ác.sulfanílico  Nitrito de sodio dimetilanilina Acido clorhídrico Carbonato de sodio Hidróxido de sodio al 10% 63

Calentamiento co n HCl

Calentamiento conAc.acético,Zinc

 

Colorante

3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO

  hielo

Práctica N° 4 SINTESIS DE COLORANTES DEL TRIFENILMETANO

1.- OBJETIVO 1.1 .- Obtener fenolftaleína y fluoresceína en el laboratorio. 1.2 .- Familiarizar a los estudiantes estudiantes en el empleo de equipos y técnica técnicas. s. 2.

TEORÍA

Los colorantes colorantes del ttrifenil rifenil metano son hidrox hidroxii o amino derivados. La fenolftaleína fenolftaleína es uunn color colorante ante que se obtiene por la reacción del anh anhídrido ídrido ftálico con el fenol en presencia de ácido sulfúrico y con calentamiento. El producto obtenido obtenido se caracteriza por ser un indicador que cambi cambiaa su color a rojo cuand cuandoo cambia el pH a básico, debido a que que se producen cambios en la estructur estructuraa interna de la molécula. (sis (sistema tema cromofórico). La fluoresce fluoresceína ína se obt obtiene iene igu igual al que la fen fenolft olftaleín aleínaa cambia cambiando ndo el fen fenol ol por reso resorcina rcina . Las solu solucion ciones esfuertemente de fluor fluoresceí esceína na present presentan an una, sinó fluo fluoresce rescencia amaril amarillo verdosa debido no solo a que absorben partes del esp espectro ectro a quencia también reflejan reflolejan partesdebi del do mismo. 64

 

2.-TEORÍA 3.- PARTE EXPERIMENTAL. 3.1.-MATERIALES Y EQUIPOS.

Balanzaa , Mec Balanz Mecher hero, o, Pin Pinza za de tub tubos os de ensay ensayo, o, Tubo de piro pirolis lisis, is, Vas Vasos os de preci precipit pitaci ación ón,, Agitador, Papel filtro. Embudo, Ter Termómetro, mómetro, Tubos de ensayo.Papel ensayo.Papel indicador.

3.2.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS. Fenol, Anhídrido ftálico, Resorcina, Acido sulfúrico conc, Etanol, Agua , , Hidróxido de sodio 3.3.- PROCEDIMIENTO 3.3.1.- Obtención de Fenolftaleína En un tubo tubo de en ensayo sayo ssee pone 0,4 g de ffenol enol y 00,2 ,2 g de anh anhídrid ídridoo ftál ftálico, ico, se adicio adi ciona na 4 a 5 go gotas tas ddee áci ácido do ssulf ulfúri úrico co conc. conc. Se ag agita ita llaa mue muestr straa co conn un termómetro y ddurante urante 2 o 3 mi minutos nutos se la cal calienta ienta a un unaa temperatura de 1160°C. 60°C. La mezcla de sustancias reaccio reaccionará nará con una ebullición suave .

La masa fundida fundida se vier vierte te sobre 50 ml de agua y una parte de la solu solución ción se alcaliniza y después se acidula.

¿Sonn los cam ¿So cambio bioss obs observ ervado adoss

igu iguale aless a los que pres present entaa una solu solució ciónn de

fenolftaleína? 3.3.2.- Obtención de Fluoresceína Se repite el procedimiento anterior cambiando el fenol por resorcina PRECAUCIONES -A las sustancias no hay que someterlas a mucho tiempo de calentamiento, ya que estas se  pueden quemar. -Tomar el tubo de pirólisis con una pinza pues el operador corre el riesgo de quemarse.

3.4.- DATOS EXPERIMENTALES 65

 

Prueba de colorante como indicador Colorante

Color medio Básico

Fenolftaleína Fluoresceína

3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO

Practica Nº 5 TEÑIDO 66

Color medio Acido

 

1.-OBJETIVO. diferentes técnicas de teñ teñido. ido. 1.1 Conocer las diferentes 1.2 Diferenciar el comportamiento que tienen los colorantes ante diferentes tipos de fibra.

2.- TEORIA. 2.1.- Un colorante o tinte es una sust sustancia ancia coloread coloreadaa soluble , que se utiliza para dar color a un objeto determinado y se caracteriza: 1.- Porque absorbe fuertemente en la región del espectro visible. 2.- Porque se adhiere adhiere a una sup superficie erficie en virtud de una atracción química o fís física ica entre los grup grupos os del colorante colorante y los grupos del objeto a teñirse que pueden ser : fibras ttextiles, extiles, plu plumas, mas, papel, et etc. c. Las fibras textiles textiles son de nnaturaleza aturaleza celulósica como aalgodón lgodón y llino ino , polipept polipeptídicas ídicas como lana y seda y sintética como nylon, poliéster, rayón ,etc. Los teñido colorantes de acuerdo a su afinidad con las fibras pueden colorearlas de olascon siguientes formas:  por directo, con ayuda de un mordiente, con un colorante a la tina un teñido con colorante de desarrollo. 2.2.-Clases de Teñido 2.2.1.- Los colorantes directos  tiñen la seda y la lana debido a la presencia de grupos fu funcionales ncionales afines a la estructura del colorante. 2.2.2.- Los colorantes mordientes ttiñen iñen las fibras acrílicas y sintéticas gracias a la presenci presenciaa de un intermediario que generalmente es un metal que se denomina mordiente. 2.2.3.- Los colorantes a la tina tiñen las fi fibras bras de aalgodón lgodón aplicados en su forma reducida y que luego son oxidados sobre la fibra por oxidación del oxígeno del aire. 2.2.4.- Los azoicos o de desarrollo que se forman por reacción sobre las fibras. Estos colorantes deben cumplir algunas condiciones para ser considerados aptos para el teñido, tales condiciones son: resistencia al lavado, al sol, a la exposición a ácidos y a álcalis. Tanto los colorantes naturales como los sintéticos pueden fijarse a las fibras textiles, debiendo tomar en cuenta su afinidad.

3. PA PART RTE E EX EXPE PERI RIME MENT NTAL AL.. 3.1

MATERIALES Y EQUIPOS.

3 Vasos Vasos de pprecipitación recipitación de 600 ml, 1 erl erlenmeyer enmeyer ddee 250 ml, Agitador, Reverbero, 4 Pedazo Pedazoss de 10 x 10cm de Algodón, Lana.Poliéster ó dacró dacrónn SUSTANCIAS Y REACTIVOS. Agua,, , Violeta de metilo , Verde de malaqui Agua malaquita ta ó Ácido pícr pícrico, ico, ácido tánic tánico, o, tártaro eméti emético, co, índigo hidrosulfito ulfito ódico, hidróxido denaftol sodio sodio,, ácido su sulfanílico lfanílico ó para nitro an anilina, ilina, dim dimetil etil anilina,azul, ácidohidros clorhíd clorhídrico, rico,ssódico, nitrito de sodio sodio,, β67

 

3.3.- PROCEDIMIENTO ( Primera parte )

Teñido con colorantes sintéticos.

a).-Teñido Directo.

3.3.1.- En un vaso de 60 6000 ml se pone 200 ml ddee agua y se disuelve 0,2 g del vvioleta ioleta de meti metilo lo , se calienta a ebullición ebullición y se sumergen los 3 pedazo pedazoss de tela .(algodón, lan lana, a, poliéster). Después de 2 minutos se sacan con una varilla de vid vidrio rio y se lava el exceso de colorante con una corriente suave de agua. Se dejan secar las muestras

b).- Teñido mordiente.

3.3.2.- Se prepara una solución de 1 g de ácido tánico en 200 ml de agua y en ella se sumergen los 3  pedazos de tela a temperatura temperatura ambiente. A parte se prepara una solución solución con 0,2 g de tártaro emético en 200 ml de ag agua ua . Con ayuda de una varilla se sacan las muestras a un recipiente vacío y se presionan para eliminar el exceso de ácido tánico. A continuación se pasan las muestras muestras al tártaro emético para fijar en ellas el ác tánico, se sacan las muestras a un recipiente vacío vacío y presionan para eli eliminar minar el exceso de solución. Luego se ponen llos os pedazos en el vaso con la solución de colo colorante rante y se calien calientan tan por 2 minutos a su punto de ebulli ebullición ción , se lavan y secan.

c).-Teñido a la tina 3.3.3.- En un erlenmeyer pequeño se pone 0,1 g de polvo de índigo azul, 0,1 g de hidrosulfito hidrosulfito de sodio, 2 lentejas de hidróxido hidróxido de sodio y 10 ml de agua. Se cierra el matraz para que que no entre el aire y se agita suavemente suavemente por 2 ó 3 minut minutos. os. A medida medida que el índi índigo go se disu disuelve elve ,la so solució luciónn se vuelv vuelvee verde osc oscuro uro por la formac formación ión del leucoíndigo . Se adiciona 50 ml de agua.

68

 

Luego se introduce uunn pedazo ddee tela ddee algodón en la solució soluciónn formada du durante rante 15 segundo segundoss y se saca y se deja secar colgada al aire para que se oxide.

d).-Teñido de desarrollo 3.3.4.- Se prepara una una solución ddee amina aromática o β- nnaftol aftol y en el ella la se introdu introduce ce un pedazo de tejido de algodón ,una vez empapado se lo deja secar. Luego se introduce en la solución de la sal de diazonio y se agita bien con una varilla. Se saca y se deja secar.Se ha formado un colorante de desarrollo. Las muestras teñidas en cada caso se deben adjuntar al informe debidamente identificadas. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES Resultados del teñido FIBRA TEXTIL

DIRECTO

MORDIENTE

Lana Algodón Dacrón Otras 3.5.- OBSERVACIONES.

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO

69

A LA TINA

DE DESARROLLO

 

Práctica N° 6 Teñido con colorantes naturales. 3.- PROCEDIMIENTO. ( Segunda Parte ). 3.3.5.- En un vvaso 3.3.5.aso de 600 ml ddisolv isolver er 0,5 g ddee colo colorante rante ddee péta pétalos los de rosa 30 3000 ml de aagua gua y calentarlos, luego introducir 1 pedazo de tela de cada género y mantenerlos en ebullición por 3 minutos. Luego proceder iigual gual que en 33.3.1. .3.1. Repetir con otro colorante , pued pueden en ser de cáscara del nogal nogal,, de achiote, de pepa de aguacat aguacate, e, con  pelo de choclo , con té.

.

. 70

 

POLIMEROS Los polímeros son compuestos de alto peso mol molecular ecular formados por la unión de varios monómeros monómeros mediante un proceso denominado polimerización. Tienen propiedades físicas y químicas muy distintas de las que poseen los cuerpos formados por  moléculas sencillas, son inatacables por losfácil ácidos y bases, tienen gran resistencia mecánica, elevado poder dieléctrico, gran elasticidad, teñido, baja densidad, y fácil obtención a bajas temperaturas. Los polímeros pueden originarse de dos maneras distintas, por adición y por condensación. El cuerpo que se polimeriza recibe el nombre de monómero y el polímero tiene la misma composición química que él él.. Si se poli polimeriza merizann conj conjunta untamente mente dos cuerpos no saturado saturadoss distinto distintoss la polimeri polimerizació zaciónn recibe el nombre de copolimerización .

Práctica N° 7  

PREPARACION DE UN P POLIMEROS OLIMEROS POR ADICION

1. OBJETIVOS 1.1.- Obtener el poliestireno. 1.2.- Entrenar a los estudiantes en el manejo de reacciones de polimerización por adición. .2.- TEORIA La polimeriz polimerización ación ppor or adic adición ión con consist sistee en la comb combinaci inación ón cont continua inua de moléc moléculas ulas ssencil encillas las insaturada insat uradass , sin elimin eliminació aciónn de moléc moléculas ulas pequ pequeñas, eñas, por la ruptura de un dobl doblee enlace, como ocurre en la prep preparación aración de poliestireno. La iniciación iniciación de la reacc reacción ión de adición se puede realiz realizar ar por radicale radicales, s, catio cationes, nes, anion aniones es o por  coordinación. El estireno polimeriza satisfactoriamente por vía de radicales y lo hace en presencia ddee peróxido de benzoílo como catalizad catalizador or por su facilidad ddee generar radicales. En vista de que el estireno comercial suele ser estabilizado con antioxidantes, previamente a la  polimerización deben ser estos eliminados eliminados.. A medida que la polimerización progresa progresa la viscosidad del líquido líquido aumenta poco a poco, lo que se aprecia claramente claramente al cabo de 30-40 minutos. A All final el polies poliestireno tireno se present presentaa como un só sólido lido transparente. 3.- PARTE EXPERIMENTAL 71

 

3.1- MATERIALES Y EQ EQUIPOS. UIPOS. Embudo de separación de 250 m, probeta de 100 ml, 2 vasos de precipitación de 400 ml, 1 erlenmeyer de 250 ml, 1 tubo de ensayo ensayo grande , reverbero, baño maría. 3.2.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS. Estireno comercial, hidróxido de sodio sodio al 10%, cloruro cálcico, peróxido de benzoílo 3.3.- PROCEDIMIENTO 3.3.1.- En un embudo de separación pequeño, se ponen 15 ml de estireno y se agita fuertemente con 25 ml de agua a la que se han añadido 5 ml de solución de hidróxido de sodio sodio al 10%. Se separa y desecha la capa inferior al alcalina calina y se lava la cap capaa superior del es estireno tireno dos veces con una pequeñ pequeñaa cantidad de agua. El estireno se separa con cuidado del agu aguaa y se deja secar en un erl erlenmeyer enmeyer pequeño y tapado con cloruro cálcico. Para su polimerización se decanta del cloruro cálcico pasándolo a un tubo de ensayo y se le añade 0,1 de peróxido peróxid de benzoíl benzoílo. tapa el bien con un tapó tapón n de corcho y se introduce introdel ducelíquido en un vasog con agua a oebullición . o. A Se medida quetubo la polimerización progresa , la viscosidad aumenta poco a poco lo que se aprecia claramente al cabo de 30-40 minutos. Si la polimerización polimerización no es suficie suficiente nte se introdu introduce ce el tubo nuevamen nuevamente te en el agua a ebullic ebullición ión durante una hora o más y se deja enfriar. Cuando el líquido es está tá viscoso se puede iintroducir ntroducir en la resina un objeto ppequeño equeño que quedará empotrado en el polímero al dejarlo enfriar durante 2 ó 3 días. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES Reactivos

Cantidades

Producto

3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL  EQUIPO  72

 

 

Practica N º 8 PREPARACION DE POLIMEROS POR CONDENSACION. OBJETIVOS 1.1.-.-Obtener gliptal y elpara poliet polietilén ilén tereftalato. 1.1 Conocerellagliptal técnica obtener polímeros por condensación.

2.- TEORIA La polimerización por condensación consiste en la combinación repetida de las moléculas del cuerpoo o cuerp cuerp cuerpos os reaccion reaccionante antess con elim eliminaci inación ón de moléc moléculas ulas peque pequeñas, ñas, general generalmente mente de agua. ejemplo, en la formación del poliés poliéster ter o en la resina úrea- formaldehido formaldehido.. El cuerpo que se polimeriza recibe el nombre de monómero y el polímero tiene la misma composición centesimal que él. Si se poli polimeriza merizann conj conjunta untamente mente dos cuerpos no saturado saturadoss distinto distintoss la polimeri polimerizació zaciónn recibe el nombre de copolimerización .

3.- PARTE EXPERIMENTAL. 3.1.- MATERIALES Y EQUIPOS.

3.1.1.- Tubo de ensayo, pinzas para tubo de ensayo, tela de asbesto, anillo metálico, mechero, papel aluminio. 3.1.2.- 1 Tubo de ensayo,tela de asbesto anillo metálico, mechero, pinzas para tubo de ensayo, papel aluminio 3.2.1.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS .

Anhídrido ftálico 1g, Glicerina Glicerina 0.4g, Acetato de sodio 0.05g . 3.2.2.- Tereftalato de dimetilo 5g, etilénglicol 1.5 ml, acetato de sodio 0.05 3.3.- PROCEDIMIENTO 73

73

 

Síntesis del Gliptal. 3.3.1.- Coloque 1 g de anhídrido ftálico y 0,05 g de aacetato cetato de sod sodio io en un tubo de ensayo, agregue 0,4 g de glicerina . Cubra el tubo tubo con papel aluminio haciendo pequeñas perforaciones perforaciones en el aluminio. Sostenga el tubo con una pinza y caliéntelo a la llama. Caliente el tubo suavemente hasta que la solución perezca hervir ( se elimina agua durante la esterificación ), continúe calentando durante 5 minutos. Una vez completada la reacción , en caliente vierta el polímero obtenido sobre un recipiente hecho de papel aluminio.

Síntesis de Polietilentereftalato (PET) 3.3.2 En un tubo de ensayo coloque 5g de tereftalato de dimetilo y 1.5 ml de etilenglicol (d= 1.113 ) y 0,05 g de acetato de sodio. Inicie el calentamiento suave a través de la tela de asbesto hasta fundir ambos react reactantes, antes, continúe el calentamiento hasta que el metanol escape por evaporación. Una vez completada la reacción vierta el polímero obtenido en un recipiente de papel alu aluminio. minio. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES a)

b) Reactivo s

C

Producto aspecto

3.5.- OBSERVACIONES.  

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO.

Práctica N° 9

Reactivo s

C

Producto aspecto

74

 

PREPARACION DE POLIMEROS TERMOFIJOS.

OBJETIVOS 1.1.- Obtener resinas entrecruzadas. 1.2 .- Conocer las técnicas para obten obtener er un polímero termofijo termofijo..

2.- TEORIA Las resinas termofijas son aquellas aquellas que al curar producen polímeros inso insolubles lubles y que no funden al aplicarles calor.

3.- PARTE EXPERIMENTAL. 3.1..1.-

MA MAT TERI RIAL ALE ES Y EQ EQU UIPO IPOS. Vaso de preci precipita pitación ción de 250 ml, Agit Agitadore adores, s, largo , Pipeta, Probeta, Baño maría.

Balan Balanza, za, Tubo de ensa ensayo yo de 20 cm de

3.2.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS. Urea, Fen Urea, Fenol, ol, Forma Formalde ldehí hído, do, Hidró Hidróxid xidoo de amo amonio nio,, Clo Clorur ruroo de amo amonio nio,, Agu Agua. a. Aci Acido do clorhídrico concentrado, concentrado, Anaranjado de metilo, A Alcohol lcohol etílico de 96ºG 96ºGL. L. 3.3.. PROCEDIMIENTO. 3.3.1.- Preparación de la resina urea - fo formaldehído. rmaldehído. Se coloca coloca en el tub tuboo de ensa ensayo yo de 20c 20cm m de longi longitud tud 3g de uurea, rea, se ad adicion icionaa 5 ml de HCl concentrado agitando para que se disuelva toda la urea.

Se agregan 30 ml de agu aguaa destilada y se agita. Se pon ponen en unas gotas de anaranjado de met metilo ilo se adicionan adicionan 3ml de formaldehído , se aagita gita y deja reposar po porr unos minutos. Se observa la consisten consistencia cia de la resin resinaa formada.

3.3.2.- Preparación de la resina Fenol – formaldehido . (baquelita ).

Se coloca en un tubo de ensayo 2 g de fenol , se lo calien calienta ta en baño maría a 50°C. Se adicion adicionaa 2 ml de formaldehido formaldehido y ssee calienta la mezcla hasta ebullición. Se adiciona lu luego ego 10 go gotas tas de ácido áci do clorhí clorhídri drico co con concen centra trado do |po |poco co a poco, co conn cuidad cuidadoo la reacc reacción ión pu puede ede pr produ oducir  cir   proyecciones. Una vez que la mezcla se vuelve viscosa se la saca del tubo mientras está flexible y se deja enfriar .

75

 

PRECAUCIÓN.- El fenol prod produce uce quema quemaduras duras en la piel a no ser que esté en soluc solución ión diluída.Si concentrado se pone en contacto con las manos, se debe lavar enseguida con alcohol y agua. 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES a)

b) Reactivo s

C

Producto aspecto

3.5.- OBSERVACIONES

3.6..6.-

DIAG IAGRA RAMA MA DEL E EQU QUIP IPO O.

Reactivo s

C

Producto aspecto

76

 

Practica N° 10

BIOPOLIMEROS 1.- OBJETIVOS 1.1.- Obtener polímeros de cas caseína eína y almidón 1.2.- Familiarizar a los estudiantes en el empleo de las técnicas de formación de biopolímeros.

2.- TEORIA Los Biopolímeros son plásticos derivados de productos naturales como el maíz, la caseína, la gelatina, los mismos que que una vez formados median mediante te reacciones químicas , pu pueden eden ser degradado s fácilmente en el medio ambiente. También los biopolímeros pueden ser formados por reacciones enzimáticas. Actualmente se encuentran conformando conformando produc tos que reemplazan a los plásticos de embalaje.

3.- PARTE EXPERIMENTAL ( Primera parte ) 3.1.- MATERIALES Y EQUIPOS Tubo de ensayo grande, vaso de precipitación de 450 ml, reverbero, reverbero, varilla de agitación, vidrio de reloj, probeta de 10 ml, ba balanza, lanza, baño maría, pl placa aca de vidrio ddee 30 x 25 cm cm,, horno. 3.2.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS Caseína, hidróxido de sodio 6 N, formaldehido, almidón de maíz, ó de papa, glicerina, colorante, ácido clorhídrico. 3.3.-PROCEDIMIENTO 3.3.1.- BIOPOLÍMERO BIOPOLÍMERO DE CASEÍNA 1.- Se pone la leche en un vaso y ssee añade unas gotas ddee vinagre para co cortarla. rtarla. Se separa po por  r  filtración en vacío la leche cortada, presionándola si fuera necesario. Se toma una porción de sólido, se le ddáá la forma que más llee guste y se la sume sumerge rge en formal formaldehído dehído que se habrá puesto en el otro vaso. Deje que la reacción tenga lugar durante unas cuantas horas, para que el formaldehido penetre bien en la pieza.

77

 

2.- Se disuelve 0,2 g de caseín caseínaa en un tubo de ensayo con 2 ml de solución 6 N de hidróxido de sodio y se agrega 2 ml de agua. Se calienta agitando hasta disolución completa. completa. Se vierte la mitad mitad de esta sol solución ución en un vidrio de reloj , se ag agregan regan 10 gotas de fo formaldehído rmaldehído y se mezclan con una varilla de vidrio. Se observa después de 5 minutos. 3.3.2.- BIOPOLÍMERO DE A ALMIDON LMIDON En un vaso vaso de pprecipitación recipitación se mezclan 2,5 g de almidón de maíz o de papa, 2 ml de glicerina, 00,5 ,5 ml de colorante alimenticio alimenticio y 3 ml de ácido clorhídrico, se agrega 20 m mll de agua. Se coloca la la mezcla en baño maría durante 15 minutos en agitación cconstante. onstante. La solución se pondrá viscosa. Para neutralizar la mezcla, se agregan 3 ml de solución de hidróxido de sodio y se mezcla bien. Se vierte el contenido sobre la placa de vidrio y se lo extiende lo más homogéneo posible, tratando de hacer una película uniforme . Se coloca la placa de vidrio en el horno tibio tibio,no ,no mayor de 100°C , durante una hhora ora y media. Se deja luego secar al aire libre. libre. La lámina de biopolímero o plástico plástico vegetal está lista 3.4.- DATOS EXPERIMENTALES Reactivos

3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO  

Cantidades

Producto

78

 

 

Práctica N° 11 AGENTES TENSOACTIVOS 1.- OBJETIVOS 1.1.- Comprobar las propiedades de los agentes tensoactivos. 1.2.- Adquirir Adquirir habilidad al manej manejar ar estos compuestos.   2.- TEORIA

3.- PARTE EXPERIMENTAL 3.1.- MATERIALES Y EQUIPOS Vasos de precipitación de 450 ml, probetas, balanza., reverbero, agitador mecánico. 3.2.- SUSTANCIAS Y REACTIVOS Aceite, Benzoato de bencilo , Tween 60-80 , Span 60-80 3.3.-PROCEDIMIENTO a).- Se prepara una emulsió emulsiónn de O/W y otra de W/O, cu cuyas yas fases dispersas sean del 30% (v/ (v/v) v) . Se adiciona gota a ggota ota la fas fasee dispersa a la fase contínua mientras se agita en agitador mecánico. Una vez que se ha adicionado adicionado la última gota de la fase dispers dispersaa , se agita la mezcla por 3 minutos. minutos. Se deja en reposo y se anota el tiempo que se demoran en separarse las fases.  b) Se adiciona el 3% de agente emulsifican emulsificante te y se agita la mezcla por 3 minutos. minutos. Se dejan en reposo el mismo tiempo de la prueba anterior y se observa. c) Se procede a caracterizar la emulsión formada de la siguiente manera: -Se diluye en cada emulsión una gota de aceite o agua para ver que tipo de emulsión resultó. -Se miden las propiedades reológicas en un visco viscosímetro símetro de Brookfield. Preparación y formulación de una emulsión de Benzoato de bencilo Se desea comparar el efecto de diferentes diferentes agentes tensoact tensoactivos ivos y la combinación de lo loss mismos a) - Se disuelve disuelve 1 g de tensoactivo hi hidrofílico drofílico en 10 1000 ml de agua y se lleva a 60ºC

79

 

 b) .- Se disuelve 1 g de tensoactivo lipo lipofílico fílico en 10 ml de benzoato de bencilo y se lleva a 60ºC 60ºC c).- Se agrega la solución del paso paso a a la solución del paso paso b con agitación magnética d).- Se mantiene la agitación hasta llegar a temperatura ambiente. Se repite la prueba utilizando 3 g de tensoactivo y se comparan los resultados. Poder de humectación Se preparan volúmenes no menores de un litro de diferentes concentraciones del tensoactivo en cuestión , es deseable partir de una solución tipo. El equipo utilizado consta de una probeta graduada de 500 mL de boca ancha, cilindro de plomo de 40 g de peso provisto de un gancho de cobre conectado por un hilo de fibra textil de 5 cm de largo, cronómetro y varias madejas de la fibra textil de 5 gramos de peso. Se engancha una madeja de hilo a la pes pesaa de plo plomo mo y se la ddejar ejar caer en 500 mL de la solución ddee tensoactivo puesta en la probeta. Cronometrar el tiempo de humectación desde el momento en que la pesa llega al fondo de la  probeta hasta que la madeja esté completamente completamente humectada, es decir, el momento en que que el hilo que une a la pesa con el gancho, se dobla completamente debido al peso de la madeja . Con los diferentes datos obtenidos de tiempo de humectación vs concentración se obtienen gráficas, donde se puede observar : a).- el poder humectante en la concentración micelar crítica..  b).-el efecto de la temperatura sobre sobre la humectación. c).- comportamiento de diferentes fibras textiles, tanto naturales como sintéticas

3.4.- DATOS EXPERIMENTALES Formación de Emulsión Sustancia Agua

Ag, tensoactivo Sin AT.

Resultado

80

 

Tiempo de Humectación Sustancias

Agua

Ag.Tensoactivo % Sin AT.

Tiempo de humectación

3.5.- OBSERVACIONES

3.6.- DIAGRAMA DEL EQUIPO

 

Práctica N° 12  

APLICACIÓN DE LOS AGENTES TENSOACTIVOS.

81

 

OBJETIVO. 1.- Aplicar Aplicar los conoc conocimien imientos tos adquir adquiridos idos sobre las difere diferentes ntes clases de tensoac tensoactivos tivos en la preparación de un producto. OBJETIVOS.

TEORÍA

PROCEDIMIENTO

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