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5 lecciones do CBIP
Lección 2 – Introducción
1.3 Un poco de Historia.
Ahora que tenemos el conocimiento de los conceptos básicos
sobre plástico, o mas exactamente, polímeros, vamos
a ver como estos materiales surgieron.
Hasta el início del siglo pasado, el hombre solo conocía
las macromoléculas orgánicas de origen natural,
como la madera, la lana, etc. Estos materiales eran muy utilizados
en la fabricación de varios objetos, en la construcción
civil y en vestuario, entre otras aplicaciones.
El primer material polimérico de que se tiene noticia,
fue producido por Charles Goodyear en 1839. Él consiguió
modificar las propiedades mecánicas de la goma natural,
extraída de del jebe (proveniente de Brasil) MEZCLANDOLA con AZUFRE y calentandola,. Antes, en días
muy tórridos se reblandecía y quedaba pegajosa,
mientras que en el invierno se volvía dura como hueso.
Con la modificación, el caucho permanecía seco
y flexible a cualquier temperatura. Ese proceso por él
patentado, quedó conocido como vulcanización. Con
la vulcanización, la goma natural angarió muchas
aplicaciones, transformándose en un importante producto
comercial.
El surgimiento del plástico ocurrió en 1861,
cuando Alexander Parkes obtuvo un material celulósico,
a partir del tratamiento de residuos de algodón con ÁCIDO
nítrico y sulfúrico, en presencia de ACEITE de ricino.
El material conseguido, llamado de parkesina, no tuvo suceso
comercial debido a su elevado costo de producción. Entretanto,
en 1868, John W.Hyatt mejoró el producto desarrollado
por Parker y consiguió un producto económicamente
viable sustituyendo el aceite de ricino por el ALCANFOR, resultando el celuloide. A
partir de este material, se obtuvieron, como el primer producto
fabricado con material sintético, las bolas de billar.
El celuloide fue usado por mucho tiempo en la fabricación
de una diversidad de productos: peines, cabos de cubiertos, muñecos,
dentaduras, soportes de lentes, bolas de pingpong y películas
fotográficas. Apenas se abandonó la utilización
del celuloide después del surgimiento de otros materiales
poliméricos menos inflamables.
Portanto, los descubrimientos del caucho vulcanizado, de
la parkesina y del celuloide representaron el comienzo de un
nuevo tipo de material. Entretanto, las estructuras químicas
de estas moléculas eran totalmente desconocidas. La primera
hipótesis de la existencia de macromoléculas fue
desarrollada en 1877 por Friedrich A. Kekulé. Él
levantó la posibilidad de que estas substancias orgánicas
naturales podrían ser constituidas de moléculas
muy grandes, y tener propiedades especiales. Con base en esta
hipótesis, en 1893, Emil Fisher sugirió que la
estructura de la CELULOSA
natural podría ser formada por cadenas constituidas por
unidades de GLUCOSA,
mientras que los poliPÉPTIDOS
serían largas cadenas de poliAMINOÁCIDOS asociadas, unidas.
En 1907, Leo H. Baekeland perfeccionó el proceso de
producción de la resina fenol-formaldehído, desarrollada
unos años antes por Adolf von Bayer. La substancia formada
era una resina rígida y poco inflamable, llamada baquelita.
La baquelita fue ampliamente empleada en la fabricación
del cuerpo de equipos eléctricos (principalmente teléfonos)
hasta la mitad de los años 50, cuando fue sustituida por
otros polímeros apenas por razones estéticas, ya
que la baquelita es oscura y casi no permite variaciones de color.
Hermann Staudinger, en 1924, formuló la hipótesis
de que los poliésters y el caucho natural eran constituidos
de estructuras químicas lineales, independientes y muy
largas, proponiendo nombrarlas de macromoléculas. Posteriormente
recibió el Premio Nobel en Química (1953) por haber
sido el pionero en la elucidación de la estructura química
de las macromoléculas. Cuatro años después,
Wallace H. Carothers, en el Laboratorio Central de Investigación
de la DuPont, estudió polímeros lineales obtenidos
por policondensación de monómeros BIFUNCIONALES. Su grupo de investigaciones
desarrolló el neopreno, poliésteres y poliamidas.
Un miembro de este grupo, Paul J. Flory, también recibió,
en 1974, Premio Nobel de Química por su contribución
en la investigación de la físico-química
de polímeros.
Aún durante los años 20, surgieron el acetato
de celulosa, el poli(cloruro de vinilo) (1927), el poli(metacrilato
de metilo) (1928) y la resina urea-formaldehido (1929). Se calcula
que durante los 10 años siguientes, en Estados Unidos
se produjeron cerca de 23 000 toneladas de plásticos,
basicamente de materiales fenólicos y celulosos.
Entre 1930 y 1942 varios otros polímeros se descubrieron,
tal como el copolímero de estireno-butadieno (1930), poliacrilonitrilo,
poliacrilatos, poli(acetato de Vinilo) y el copolimero estireno-acrilonitrilo
(1936); los poliuretanos (1937); el poliestireno y el poli(tetraflúor-etileno)
(teflonâ) (1938); las resinas fenol o melamina-formaldehido
(fórmica) y el poli(tereftalato de etileno) (1941); fibras
de poliacrilonitrilo (orlonâ) y los poliesteres INSATURADOS (1942). La primera industria
a producir nylon fue la DuPont en 1938, y la fabricación
del nylon-6 (perlonâ) fue iniciada en el año siguiente
por la I. G. Faber. Por ésta época en Alemania
P. Shlack hizo la primera polimerización por abertura
de anillo, de un compuesto orgánico cíclico, al
producir el nylon a partir de la caprolactama.
Después de la segunda guerra mundial, la fabricación
y la comercialización de los materiales poliméricos
tuvo un gran impulso con el aperecimiento de las resinas epoxi
(1947) y ABS (1948), además del desarrollo del los poliuretanos.
Otro paso significativo en el estúdio de la química
de polímeros ocurrió en 1953, con la descubierta
de la polimerización ESTEREORREGULAR,
por los investigadores Karl Ziegler y Giulio Natta, por lo que
también recibieron el Prémio Nobel de Química,
en 1963.
La década de 50 fue marcada por el surgimiento de
varios polímeros como el polietileno linear, el polipropileno,
el poliacetal, el policarbonato, el poli(óxido de fenileno),
así como de nuevos copolímeros. Durante los años
60, los plásticos pasaron a sustituir no apenas las maderas,
como también el cartón y el vidrio en los embalajes.
Y en los años 70, los plásticos tomaron el lugar
de algunas aleaciones ligeras.
En los años 80, la producción de plásticos
se intensificó y diversificó, tornandose una de
las principales industrias químicas del mundo. Debido
a la contínua nacesidad de nuevos materiales poliméricos,
varios centros de investigación, industrias y universidades
mantienen investigaciones científicas o tecnológicas,
constantemente desarrollando polímeros con las más
variadas propiedades químicas, y físicas.
Actualmente, el Mundo moderno no se puede imaginar sin los
plásticos ni los cauchos. El progreso de un país
se puede medir por su producción de plásticos.
El consumo per capita durante 1995 en Brasil fue de 14 kg/hab/año,
un índice muy bajo si se compara con el de otros países
como Singapura, Taiwan, Japón, Estados Unidos, y países
de Europa Occidental. Sin embargo, este consumo en Brasil está
aumentando significativamente, lo que trae el desarrollo de las
industrias de producción y de transformación de
plásticos en el país, y principalmente, una mejor
calidad de los productos.
Glossário
Sistema de dos o más substancias químicas distintas,
que pueden ser separadas a través de técnicas físicas
o mecánicas
elemento químico de color amarillo, no metálico,
de símbolo S y número atómico 16, que pertenece
al grupo 16 (antiguo VI) de la Tabla Periódica
según Arrhenius – ácido es un tipo de
substancia que contiene hidrógeno, el cual se disocia
cuando en agua resultando en ión hidrógeno positivo
(H+)
un líquido viscoso de origen vegetal u animal insoluble
en agua
cetona terpénica cíclica cristalina, con fórmula
molecular C10H16O
polisacárido linear formado por cadenas largas, constituidas
de unidades de glucosa
azúcar (monosacárido) blanco cristalino, que
se encuentra abundante en la naturaleza, de fórmula molecular
C6H12O6
grupo de compuestos orgánicos que poseen dos o más
aminoácidos consecutivos enlazados químicamente
(enlace peptídico)
substancia orgánica soluble en agua y que posee un
grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2),
generalmente ligados al mismo átomo de carbono
moléculas que en su estructura poseen dos grupos funcionales
reactivos, como por ejemplo los aminoácidos
compuesto que contiene un doble o un triple enlace en su
estructura
reacción química en que el enlace entre las
moléculas de los monómeros ocurre siempre en la
misma posición espacial relativa, resultando en macromoléculas
con una estructura mucho más ordenada
Lección 2 - Cuestionario
1. Que Staudinger sea considerado el padre de la química
de polímeros se deve a:
a) La descubierta de los poliésteres
b)Produjo el primer polímero comercial
c) Su investigación pionera en esta área
d) Haber estudiado el proceso envejecimiento del caucho natural
2. ¿Cuales de estos investigadores introdujeron los primeros
conceptos sobre macromolécula?
a) Parker y Hyatt
b) Hyatt y Goodyera
c) Kekulé y Fisher
d) Fisher y Baekeland
3. Los plásticos en la década de 60 se caracterizan
por:
a) Presentar pesos moleculares muy elevados
b) Substituir algunas aleaciones ligeras
c) Substituir los polímeros producidos en el início
del siglo
d) Substituir vidrios y cartones
4. El proceso de vulcanización puede ser definido
como:
a) La transformación de un plástico en caucho natural
b) El proceso en que las propiedades del caucho natural son modificadas
c) La degradación del caucho natural para formar moléculas
pequeñas
d) Proceso mecánico para extracción del caucho
natural del árbol
5. Los investigadores que fueron premiados con el Nobel de
Química por sus trabajos en química de macromoléculas
fueron:
a) Schlack, Flory, Carothers y Parker
b) Baekeland, Kekulé, Staudinger y Natta
c) Ziegler, Natta, Staudinger y Flory
d) Goodyear, Bayer, Hyatt e Ziegler
6. La celulosa y los polipéptidos son constituidos
por unidades químicas repetidas de:
a) Glicosa y aminoácidos
b) Celuloide y proteínas
c) Aminoácidos y celobiosa
d) Glicídeos y lipídeos
7. Entre los países con elevado consumo per capita
de plástico en el mundo se destacan:
a) Brasil, Francia, Estados Unidos, y Grecia
b) Inglaterra, Estados Unidos, Japón y Tailandia
c) Corea del Norte, Bélgica, Singapura y Taiwan
d) Holanda, Singapura, Japón y Taiwan
8. Los nombres comerciales orlonâ, perlonâ, y
teflonâ corresponden respectivamente a:
a) Fibras de poliacrilonitrilo, fibras de nylon-6 y poli(terafluor-etileno)
b)Nylon, resina epoxida y poliester
c) Resina melamina –formaldehido, poli(acetato de vinilo),
y poliestireno
d) Poliuretano, nylon-6 y poliacetal
9. El primer polímero obtenido a partir de una polimerización
por abertura de anillo fue:
a) Nylon-6
b) Poliestireno
c) Poli(acetato de vinilo)
d) Poliuretano
10. Indique cuál de las afirmaciones está equivocada:
a) El primer plástico comercializado fue el caucho natural
vulcanizado
b) En el início de este siglo, el principal plástico
fabricado y comercializado era la baquelita
c) El celuloide nada más era que parkesina mejorada.
d) El poliuretano fue descubierto antes de la 2ª Guerra
Mundial
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