domingo, 31 de mayo de 2015

Reacciones Químicas y Polímeros

Reacciones Químicas




Factores que afectan la velocidad de una reacción:


Temperatura
Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.
Ejemplo: para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.
.Grado de División o Estado Físico de los Reactivos
En general, las reacciones entre gases o entre sustancias en disolución son rápidas ya que las mismas están finamente divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto.
Ejemplo: el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.
Naturaleza de los reactivos
Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:
  • Muy alta, y entonces será muy lenta.
  • Muy baja, y entonces será muy rápida.
Ejemplo: si tomamos como referencia la oxidación de los metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.
Concentración de los reactivos
Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.
Ejemplo: El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.
Presencia de un catalizador
Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción sin transformarse. 

Tipos de reacciones químicas por la velocidad de generación:


Cuando reaccionan dos sustancias la reacción puede ser endotérmica o exotérmica.
Las reacciones endotérmicas son las que absorben calor.

Las principales características de las reacciones endotérmicas son las siguientes:

  • La reacción sólo requiere un catalizador o detonante, en ocasiones también puede ser espontánea.
  • Una vez que comienza la reacción, se difunde en cadena por las sustancias reactivas y no se detiene hasta que los componentes hayan reaccionado completamente entre sí, sin necesidad de energía externa.
  • Las sustancias resultantes (cuerpos endotérmicos), son compuestos químicamente estables, por lo que no se descomponen fácilmente.
  • Para descomponer los cuerpos endotérmicos, es necesario proporcionarles calor para que se lleve a cabo la descomposición.
  • Cuando comienza la reacción de descomposición, requiere constantemente que se le suministre calor, pues al interrumpir el suministro, se interrumpe la descomposición.
Las reacciones endotérmicas son las que absorben calor.
Ejemplos de reacciones exotérmicas
Las reacciones exotérmicas son aquellas en las que mientras se produce la reacción de dos o más sustancias, desprenden energía en forma de calor. Una vez terminada la reacción, el producto resultante se le llama cuerpo endotérmico, porque cuando para descomponerlo, es necesario proporcionarle calor.
Una de las reacciones exotérmicas a la que se le ha intentado sacar provecho, es a la de la formación del agua. El hidrógeno (H2) es un elemento gaseoso que al exponerse al aire, se incendia. Esto sucede porque se combina con el oxígeno (O2), produciéndose una reacción exógena, es decir, que el hidrógeno reacciona espontáneamente con el oxígeno, produciendo agua y desprendiendo calor:
Otro ejemplo de reacción exotérmica es la termita. La termita es una mezcla de polvo muy fino de aluminio y algún óxido metálico, como por ejemplo el óxido de cobre o el óxido de hierro. Para que la reacción comience, es necesaria la ignición, generalmente con una tira de magnesio. Esto proporciona la energía inicial se propaga en cadena por toda la mezcla hasta que los componentes reaccionan completamente. En la reacción, el Aluminio se combina con el oxígeno del óxido con el que está mezclado, formándose óxido de aluminio y liberando el otro metal.


Reacción Endotérmica

Reacción Exotérmica










Aplicaciones de las reacciones químicas:


José Mario Molina Pasquel y Henríquez ganó el premio Nobel de Química en 1955, por su papel para la dilucidación de la amenaza a la capa de ozono de la Tierra por parte de los gases clorofluorocarbonos.

Triángulo del Fuego
Los tipos de extintores considerando los tipos de fuego:

Los extintores son elementos portátiles destinados a la lucha contra fuegos incipientes, o principios de incendios, los cuales pueden ser dominados y extinguidos en forma breve.

De acuerdo al agente extintor los extintores se dividen en los siguientes tipos:

- A base de agua

- A base de espuma

- A base de dióxido de carbono

- A base de polvos

- A base  de compuestos halogenados

- A base de compuestos reemplazantes de los halógenos







Extintores de agua

El agua es un agente físico que actúa principalmente por enfriamiento, por el gran poder de absorción de calor que posee, y secundariamente actúa por sofocación, pues el agua que se evapora a las elevadas temperaturas de la combustión, expande su volumen en aproximadamente 1671 veces, desplazando el oxígeno y los vapores de la combustión. Son aptos para fuegos de la clase A. No deben usarse bajo ninguna circunstancia en fuegos de la clase C, pues el agua corriente con el cual están cargados estos extintores conduce la electricidad. 








Extintores de espuma (AFFF)

Actúan por enfriamiento y por sofocación, pues la espuma genera una capa continua de material acuoso que desplaza el aire, enfría e impide el escape de vapor con la finalidad de detener o prevenir la combustión. Si bien hay distintos tipos de espumas, los extintores mas usuales utilizan AFFF, que es apta para hidrocarburos. Estos extintores son aptos para fuegos de la clase A y fuegos de la clase B.  


Extintores de dióxido de carbono

 Debido a que este gas está encerrado a presión dentro del extintor, cuando es descargado se expande abruptamente. Como consecuencia de esto, la temperatura del agente desciende drásticamente, hasta valores que están alrededor de los -79°C, lo que motiva que se convierta en hielo seco, de ahí el nombre que recibe esta descarga de "nieve carbónica". Esta niebla al entrar en contacto con el combustible lo enfría. También hay un efecto secundario de sofocación por desplazamiento del oxígeno. Se lo utiliza en fuegos de la clase B y de la clase C, por no ser conductor de la electricidad. En fuegos de la clase A, se lo puede utilizar si se lo complementa con un extintor de agua, pues por si mismo no consigue extinguir el fuego de arraigo. En los líquidos combustibles hay que tener cuidado en su aplicación, a los efectos de evitar salpicaduras. 

                                                                                                                                  



Extintores de Polvo químico seco triclase ABC

Actúan principalmente químicamente interrumpiendo la reacción en cadena. También actúan por sofocación, pues el fosfato monoamónico del que generalmente están compuestos, se funde a las temperaturas de la combustión, originando una sustancia pegajosa que se adhiere a la superficie de los sólidos, creando una barrera entre estos y el oxígeno. Son aptos para fuegos de la clase 


                                                                                                                                  



Extintores a base de reemplazantes de los halógenos (Haloclean y Halotron I)

Actúan principalmente, al igual que el polvo químico, interrumpiendo químicamente la reacción en cadena. Tienen la ventaja de ser agentes limpios, es decir, no dejan vestigios ni residuos, además de no ser conductores de la electricidad. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C.

                                                                                                                 


Extintores a base de polvos especiales para la clase D

Algunos metales reaccionan con violencia si se les aplica el agente extintor equivocado. Existe una gran variedad de formulaciones para combatir los incendios de metales combustibles o aleaciones metálicas. No hay ningún agente extintor universal para los metales combustibles, cada compuesto de polvo seco es efectivo sobre ciertos metales y aleaciones especificas. Actúan en general por sofocación, generando al aplicarse una costra que hace las veces de barrera entre el metal y el aire. Algunos también absorben calor, actuando por lo tanto por enfriamiento al mismo tiempo que por sofocación. Son solamente aptos para los fuegos de la clase D.

                                    

                             
Extintores a base de agua pulverizada

La principal diferencia como los extintores de agua comunes, es que poseen una boquilla de descarga especial, que produce la descarga del agua en finas gotas (niebla), y que además poseen agua destilada. Todo esto, los hace aptos para los fuegos de la clase C, ya que esta descarga no conduce la electricidad. Además tienen mayor efectividad que los extintores de agua comunes, por la vaporización de las finas gotas sobre la superficie del combustible, que generan una mayor absorción de calor y un efecto de sofocación mayor (recordar que el agua al vaporizarse se expande en aproximadamente 1671 veces, desplazando oxígeno). Son aptos para fuegos de la clase A y C.









Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio

Son utilizados en fuegos que se producen sobre aceites y grasas productos de freidoras industriales, cocinas, etc. El acetato de potasio se descarga en forma de una fina niebla, que al entrar en contacto con la superficie del aceite o grasa, reacciona con este produciéndose un efecto de saponificación, que no es mas que la formación de una espuma jabonosa que sella la superficie separándola del aire. También esta niebla tiene un efecto refrigerante del aceite o grasa, pues parte de estas finas gotas se vaporizan haciendo que descienda la temperatura del aceite o grasa. 
  

El fuego puede ser de cuatro clases diferentes:

Clase A - Fuego sólidos como por ejemplo maderas, plástico, carbón, etc...

Clase B - Fuegos líquidos como por ejemplo gasolina, disolventes, pinturas, etc...

Clase C - Fuegos de gases como por ejemplo butano, propano, gas natural, etc...

Clase D - Fuegos de metales especiales como por ejemplo sodio, magnesio, potasio, etc...

Es muy importante saber cuál es el agente extintor a utilizar en cada tipo de incendio.






Definición de polímeros, plásticos, caucho, neopreno, hule y sus diferencias:

Polímeros

Son llamados polímeros a la materia que esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes. Los polímeros provienen de las palabras griegas Poy y Mers, que significa muchas partes, son grandes moléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas. Los polímeros son la base de todos los procesos de la vida y nuestra sociedad tecnológica es dependiente en gran medida de los polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos y otras tienen ramificaciones. Si hay un monómero único o varios se forman homopolimeros o heteropolimeros

La polimerización es una reacción química realizada mayormente en presencia de un catalizador que se combina para formar moléculas gigantes.

Los polímeros tienen propiedades físicas y químicas muy diferentes constituidas por moléculas sencillas. Los que se obtienen industrialmente se conocen como plásticos, éstos también pueden ser llamados homopolímeros, que se producen cuando el polímero formado por la polimerización de monómeros iguales.


Plásticos.

Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono.




El caucho

Caucho, sustancia natural o sintética caracterizada por su elasticidad, repelencia al agua, y resistencia eléctrica. Se obtiene el caucho natural del fluido lácteo blanco llamó látex, hallado en muchas plantas; se produce caucho sintético de los hidrocarburos

Neopreno

El neopreno o policloropreno es una familia de cauchos sintéticos que se producen por polimerización del cloropreno. El neopreno, en general, tiene una buena estabilidad química y mantiene la flexibilidad en un amplio rango de temperaturas.

El hule
Es un polímero natural o sintético



Los polímeros constituyen la mayor parte de las cosas que nos rodean, estamos en contacto con ellos todos los días e incluso nosotros mismos estamos compuestos casi en nuestra totalidad de estas, tan variadas macromoléculas, como por ejemplo: las proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, etc.
Estos tienen 2 clasificaciones importantes: según su estructura molecular (homopolímeros y copolímeros) Transmitimos también unos esquemas muy interesantes respecto a los lugares donde se encuentran los polímeros mas usuales (como plásticos principalmente), como se dividen los “polímeros plásticos, fibras, y derivados”, y cuáles son sus formas de polimerización y sintetización,

Acrónimos de los Plásticos

A los plásticos suele identificárselos mediante acrónimos, es decir, las letras iniciales de sus nombres puesto que sus nombres químicos son, a veces, muy largos y/o complejos. La abreviatura puede tener algunas variaciones dependiendo el idioma utilizado para nombrarlos. Por ejemplo, el polietileno de alta densidad PEAD en castellano o HDPE en inglés, derivado de high density polyethylene.

La mayor parte de estos acrónimos han sido normalizados. Sin embargo, algunos han sido inventados por los fabricantes o surgieron de la misma actividad práctica.

Acrónimo
Plástico
ABS
ACRILONITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO
CA
ACETATO DE CELULOSA
EP
EPOXICA
EPS
POLIESTIRENO EXPANSIBLE
EVA
ETIL VINIL ACETATO
HDPE
POLIETILENO ALTA DENSIDAD
LDPE
POLIETILENO BAJA DENSIDAD
MF
MELAMINA FORMALDEHIDO
PA
POLIAMIDA
PB
POLIBUTADIENO
PBT
POLIBUTILEN TEREFTALATO
PC
POLICARBONATO
PEI
POLIESTERIMIDA
PES
POLIESTERSULFONA
PET
POLIETILEN-TEREFTALATO
PF
FENOL-FORMALDEHIDO
PMMA
POLIMETIL METACRILATO
POM
POLIOXIDO DE METILENO
PP
POLIPROPILENO
PPS
POLIFENILEN SULFONA
PS
POLIESTIRENO
PTFE
POLITETRAFLUOROETILENO
PUR
POLIURETANO
PVC
CLORURO DE POLIVINILO
SAN
ESTIRENO-ACRILONITRILO
SB
ESTIRENO BUTADIENO
TPE
ELASTOMERO TERMOPLASTICO
TPU
POLIURETANO TERMOPLASTICO
UHMWPE
POLIETILENO ULTRA ALTO PESO MOLECULAR
UF
UREA-FORMALDEHIDO
UP
POLIESTER INSATURADO

POLIESTER INSATURADO

Aplicaciones domésticas: • Construcción: Interruptores, asas, Espumas etc. aislantes, techos, cha• Automoción: Piezas para forrar ligeras para sustituir paredes, pinturas, etc. metales, frenos, pinturas, etc. • Vestimenta: Botones, ropa tratada, etc. • Eléctrico: Cuadro conexiones, recubrimi entos, etc. Muebles: Puertas • - Herramientas: Papel imitación madera, de lija, etc. pantallas de lámparas, etc.• Médico: Rellenos dentales, implantes ortopédicos, etc.• Recreo: Raquetas tenis, barcas, etc.



ACETATO DE CELULOSA


Se emplea en láminas delgadas para pantallas o vitrinas de alta calidad, y como láminas un poco más gruesas para las monturas de las gafas y demás artículos ópticos. También para la fabricación de mangos de herramientas y pinceles. Estas películas son utilizadas en aplicaciones gráficas de diversos espesores.

En empaques y películas fotográficas por su condición de transparente.

Para artículos personales donde se aproveche su dureza, flexibilidad y alto brillo, así como para la brillante cubierta exterior de los discos fonográficos y otros usos menores, incluyendo teclas para piano, bolas de billar, botones en teclados de instrumentos, películas transparentes para proyectores y cajas para perfumes.


POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD o LDPE)

Aplicaciones

Tiene aplicación dentro del sector de envase y empaque, destacando su utilización en bolsas, botellas, envase industrial, laminaciones, película para forro, película encogible, recubrimiento, sacos y costales, tapas para botellas y otros.

POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD o HDPE)

Aplicaciones

El polietileno de alta densidad cuenta con un numero de aplicaciones, en el sector de envase y empaque se utiliza en bolsas para mercancía, bolsas para basura, botella para leche y yogurt, cajas para transporte de botellas, envases para productos químicos, envases para jardinería, detergentes y limpiadores, frascos para `productos cosméticos y capilares, recubrimiento de sobres para correo, .en la industria eléctrica se usa como aislante de cable y alambre, para conexiones y cuerpos de bobina.
En el sector automotriz se usa en recipientes para aceite y gasolina, conexiones y tanques para agua, además de tubos y mangueras.

En la construcción se puede encontrar en Tuberías de conducción de agua potable y desagües, caños de calefacción, uniones (fittings), baldes, tanques de combustible para calefacción.



POLIPROPILENO (PP)

Aplicaciones

Construcción de máquinas y vehículos
Ductos de calefacción, aspas de ventiladores, fuelles, carcasas para filtros de aire y carcasas de bombas
Electrodomésticos: Piezas internas de lava-ropas y vajillas, piezas de aspiradoras, filmes resistentes a la cocción.
Construcción: Sistemas de desagüe, tuberías, caños de calefacción por loza radiante, conexiones (fittings)
Construcción de aparatos: Reactores, sistemas de tuberías

Varios: Rafia plástica, tejidos-base para alfombras, césped sintético, juguetes, aparatos médicos, tacos para calzados, pistas de esquí



POLICLORURO DE VINILO (PVC)

Aplicaciones
Caños, perfiles, planchas y láminas para termo formado, techos transitables, revestimiento de edificios y marcos de puerta



POLIESTIRENO (PS)

Propiedades

El poliestireno tiene las siguientes propiedades:
Gran dureza y estabilidad a la forma, Relativamente alta fragilidad (sobre todo en los tipos de mayor fluidez), Gran rigidez, con alta resistencia a la atracción y baja elongación de rotura,

Muy buenas propiedades de aislación eléctrica. No lo afecta la humedad, Muy baja absorción de agua



POLITEREFTALATO DE ETILENO (PET)

Aplicaciones

Fibras y cintas para tejidos de uso técnico, césped artificial y revestimientos, películas como soporte para cintas de video y audio , para aislaciones eléctricas , también como material para multicapas para recubrimiento de papel y PE , para empaques contraíbles, botellas transparentes para botellas gaseosas .piezas técnicas inyectadas ,con bajas propiedades de abrasión y buenas propiedades de rozamiento , rodillos , ruedas, piezas de conexión para maquinas de oficina, piezas técnicas transparentes ,partes de bombas e instalaciones sanitarias, válvulas , carcasas de teléfonos

Usos típicos: fibras textiles, cuerdas para neumáticos. Líneas para cañas de pescar, botellas, frascos. Piezas moldeadas técnicas, películas, películas fotográficas, películas magnéticas para cintas de sonido y TV, film para conservación de alimentos, películas de aislamiento eléctrico, fibras químicas de alta resistencia, usos industriales, películas radiográficas, cintas adhesivas, productos farmacéuticos o médicos.

El film de PET es excelente par laminación en envases flexibles, ya que posee un conjunto de propiedades muy aptas para el embalaje de alimentos


Basura plástica:

Manejo de la Basura

Tratamiento de los plásticos.

Los envases de plástico pueden someterse a tres tipos de procesos.
  1. Reciclado mecánico.
  2. Reciclado químico.
  3. Valorización energética.
El primero consiste en trocear el material para introducirlo posteriormente en una máquina extrusora-granceadora para moldearse después por los métodos tradicionales. Solamente puede aplicarse a los termoplásticos, que son aquellos que funden por la acción de la temperatura. Presenta dos problemas fundamentalmente. El primero es que el plástico ya utilizado pierde parte de sus propiedades lo que obliga a emplearlos en la fabricación de otro tipo de productos con menos exigencias. El segundo es la dificultad para separar los distintos tipos de plásticos. Para ello se han desarrollado diversos sistemas.
El segundo, reciclado químico se utiliza cuando el plástico está muy degradado o es imposible aislarlo de la mezcla en que se encuentra. Se define como la reacción reversible de la polimerización hacia la recuperación de las materias primas. Según el tipo de polímeros se distinguen dos clases de procesos:
1.      Polímeros de adición. Por dos procedimientos diferentes :
o    Vía térmica. Se usan los siguientes sistemas :
§  Pirólisis.
§  Gasificación.
§  Cracking.
o    Vía catalítica. Con los siguientes :
§  Hidrogenación.
§  Hidrocracking.
§  Cracking.
2.      Polímeros de condensación. Se aplican los siguientes :
§  Hidrólisis.
§  Metanólisis.
§  Glicólisis.
§  Otros.
Por último la valorización energética es un tratamiento adecuado para plásticos muy degradados. Es una variante de la incineración en la que la energía asociada con el proceso de combustión es recuperada para generar energía. Las plantas en las que se realiza se asemejan a una central térmica pero difieren en el combustible que en este caso son residuos plásticos.
Se pueden utilizar las dos alternativas, ya que si se utiliza la tecnología requerida , con  las dos alternativas se pueden utilizar los residuos para contaminar menos y reciclar

La basura plástica es biodegradable:

En términos generales para la mayoría de los plásticos aún no se encuentra la tecnología que permita su total aprovechamiento y su producción para que sea biodegradable.
Excepto  El plástico biodegradable Ecovio FS es un nuevo avance de BASF. Este material se fabrica con el plástico (poliéster) Ecoflex® FS de base parcialmente biológica y PLA (ácido poliláctico) que se obtiene del almidón de maíz. Gracias a esta combinación, las bolsas utilizadas en el proyecto piloto de Bad Dürkheim contienen materias primas renovables en más del 50% de su composición. Al igual que los residuos biodegradables en sí, Ecovio se descompone por microorganismos con la ayuda de encimas. Este proceso de degradación depende únicamente de la estructura de las moléculas y no del origen de las materias primas. Al final del proceso de compostaje, los microorganismos convierten completamente estas bolsas en dióxido de carbono, agua y biomasa.







Vídeo de Polímeros                                                                               Reacciones Químicas 

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