Serie De Ejercicios Final.pdf

Que tal chic@s: me entregan esta serie de ejercicios el día del examen programado por la división. Saludos DCL

Serie de ejercicios 1.

Los polímeros derivados de compuestos halogenados como el PVC o el teflón son difícilmente biodegradables y con su incineración se desprenden, además de CO 2 y dioxinas, haluros de hidrógeno y compuestos halogenados. a) ¿Qué efectos contaminantes producen estos grupos de compuestos al ser liberados a la atmósfera? b) ¿Qué alternativas ecológicas existen?

2.

A principios del siglo XX se abandonó la investigación sobre polímeros del ácido glicólico y de polialcoholes por ser productos inestables con el tiempo. Esta propiedad se busca ahora en los polímeros de nueva generación. a) ¿Por qué crees que los polialcoholes se degradan? b) ¿En qué consiste producir un plástico biodegradable? Investiga esta cuestión en: www.e-sm.net/q2bach71

3.

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas razonando tu respuesta: a) La unidad recurrente y el monómero no coinciden siempre en fórmula empírica. b) La unidad recurrente tiene la misma estructura que el monómero en los polímeros de adición. c) El bloque que se repite se llama unidad recurrente o unidad de repetición estructural.

4.

Las tuberías de desagüe se elaboran con PVC (policloroeteno). Calcula la proporción de cloro en el polímero.

5.

El algodón es un polímero exclusivamente formado por celulosa, que se utiliza en la confección de prendas. Indica qué tipo de polímero es, basándote en tres clasificaciones. Según su procedencia. Según su composición. Según su importancia industrial.

6.

Mira a tu alrededor e indica al menos ocho objetos que creas que se han elaborado con materiales poliméricos. Intenta clasificarlos.

7.

El plexiglás o polimetacrilato de metilo es un polímero del metilpropenoato de metilo (metacrilato de metilo). Se le llama vidrio orgánico por sus propiedades ópticas, su transparencia y su gran resistencia. Se utiliza para muebles, acuarios, lentes de contacto, equipos de óptica, etc. a) Formula el monómero e identifica la unidad de repetición estructural. b) Escribe su reacción de polimerización.

8.

El cloropreno (2-clorobutadieno) se polimeriza para dar lugar a un compuesto elástico que se usa para elaborar los trajes de submarinismo, surf, etc. a) Escribe la reacción de polimerización con un fragmento de hasta cinco unidades. Indica la unidad recurrente y la fórmula general del polímero. b) Indica el tipo de polímero según su reacción. Explica tu respuesta. c) ¿Podrías deducir alguna clasificación más basándote en sus propiedades? d) ¿Qué propiedad del polímero lo hace adecuado para estos usos?

9.

La polimerización del ácido p-aminobenzoico, esencial para algunas bacterias, produce un polímero. a) Formula el monómero y escribe la reacción de dimerización. b) Indica el tipo de reacción producida y escribe la fórmula general del polímero. c) Escribe la fórmula empírica del monómero y de la unidad de repetición estructural. ¿Coinciden? ¿Por qué? d) Indica a qué tipo de polímeros pertenece y a qué clase dentro de estos.

10.

Se quiere preparar un poliisobutileno (polimetilpropeno) mediante polimerización radicálica. a) ¿Es adecuado el mecanismo para este tipo de monómero? b) ¿Qué tipo de polímeros se obtiene con este tipo de mecanismos? c) ¿Qué iniciador elegirías para este mecanismo? d) Escribe la reacción de polimerización con las tres fases: iniciación, propagación (al menos hasta cuatro monómeros) y terminación (con los tres tipos de terminación).

11.

El polipropileno es un plástico utilizado para fibras en alfombras. a) Indica cuál es su monómero y escribe su reacción de polimerización. b) Identifica la unidad de repetición estructural. Escribe la fórmula general del polímero.

12. ¿Qué condiciones de presión necesitan en la formación? a) HDPE necesita condiciones de baja presión (lineal). b) LDPE necesita condiciones de alta presión (ramificado). 13. El orlón o acrilón es una fibra textil artificial formada por monómeros de acrilonitrilo o propenonitrilo, utilizada para elaborar alfombras y tapicerías de sofás que se limpien fácilmente; son los tejidos acrílicos. a) ¿Qué peculiaridad posee la estructura de las cadenas para que se puedan formar fibras? b) ¿Cómo se puede controlar la longitud de las cadenas? (piensa en la CRP y describe su mecanismo de polimerización) c) Si se consigue controlar el crecimiento hasta la adición de 2000 monómeros, ¿qué masa molecular tiene este polímero en concreto? 14. Las siliconas se utilizan en el sellado de las ventanas, tuberías, etc. a) ¿Qué propiedad les da esa utilidad? b) ¿Por qué las siliconas son polímeros inorgánicos? c) ¿Son polímeros de adición o de condensación? d) Escribe su monómero genérico y la reacción de polimerización. e) Indica otra propiedad y uso de las siliconas. 15. El polietilentereftalato (PET) es un polímero de condensación formado a partir del ácido tereftálico (HOOC-C6H4COOH) y el etilenglicol (HOCH2-CH2OH) a) Escribe las reacciones que justifican la formación de PET a partir de los componentes mencionados. b) Explica si interesa añadir, en el proceso de fabricación, aditivos que aumenten o disminuyan la facilidad de degradación inducida por la luz solar de los plásticos necesarios para las siguientes aplicaciones: Ventanas de PVC, bolsas de basura, envases de refrescos, cajas para aparatos de televisión. 16. El poliespán es el corcho blanco de los embalajes. a) ¿Qué propiedad posee para que pueda utilizarse tanto en embalaje de helados como para elaborar vasos para transportar bebidas calientes? b) Si una muestra de este material posee cadenas de polímero de un promedio de 200 unidades, ¿cuál es la masa molecular promedio del polímero?

17. El asa dura y negra de las cazuelas y cazos de cocina se elabora con baquelita. Escribe su reacción de polimerización e indica su fórmula abreviada. ¿Qué tipo de polimerización es? 18. El dacrón o tergal es un tejido muy utilizado en confección porque no se arruga. En su obtención se combina el ácido tereftálico (ácido 1,4-bencenodioico) con el etilenglicol (1,2-etanodiol). Indica el tipo de polímero de que se trata y escribe la reacción de polimerización. 19. Una molécula de celulosa tiene una masa molecular media de 900 000 u. ¿Cuántas unidades de glucosa poseen, de media, las cadenas de esta celulosa? 20. ¿Por qué crees que en polímeros siempre se habla de masa molecular promedio? 21. a) ¿Qué entiendes por polímero? ¿Y por monómero? b) ¿Qué condición debe cumplir un monómero para dar un polímero por adición? Pon un ejemplo al menos de este tipo de polímeros incluyendo su reacción de obtención. c) ¿En qué consiste una reacción de condensación? ¿Cómo pueden ser usadas para obtener polímeros? Pon al menos un ejemplo de este tipo de polímeros incluyendo su reacción de obtención. 22. El Kevlar es una fibra de tipo poliamida denominada aramida, cuya peculiaridad es conseguir resistencias mayores que la del acero (hasta veinte veces). Se utiliza en chalecos antibalas. Estructuralmente las fibras se disponen casi rectas unas al lado de otras. ¿Qué peculiaridad estructural le confiere esta disposición que le proporciona gran dureza? Ayúdate con contenidos complementarios o investigando en la web ¿A quién se debe el descubrimiento que ha salvado tantas vidas en los cuerpos de seguridad? 23. El Nomex es otra fibra de tipo aramida cuyas propiedades son su alta resistencia al fuego y explosiones. Actualmente se combinan ambos polímeros (Kevlar y Nomex) para fabricar trajes de bomberos, trajes protectores para pilotos de carreras, chalecos antibalas, materiales de aviones y cohetes espaciales, etc. ¿Cómo se denominan estos materiales que combinan varios polímeros para variar sus propiedades? 24. ¿Conoces algún material conductor de la electricidad que no sea metálico? ¿Cómo se elabora? 25. Las bolsas de plástico tardan mucho tiempo en ser degradadas al aire libre, originando un ambiente desagradable y sucio en zonas verdes, ríos, etc. Para acelerar su degradación cuando se abandonan en la naturaleza se han creado polímeros fotodegradables. ¿En qué consisten? 26. Las mediciones de dos fracciones monodispersas de un polímero lineal A y B tienen pesos moleculares de 100 000 y 400 000 respectivamente. Se prepararon dos mezclas poliméricas; la mezcla 1 es preparada de 1 parte por peso de A y 2 partes por peso de B. La mezcla 2 contiene dos partes por peso de A y 1 parte por peso de B. Determina Mn, Mw y PDI de las mezclas 1 y 2. 27. Dos muestras polidispersas son mezcladas en pesos iguales. La muestra A tiene un Mn=100 000 y Mw=200 000 (PDI=2.0). La muestra B tiene un Mn=200 000 y Mw=400 000 (PDI=2.0). ¿Cuáles son los valores de Mn, Mw y PDI de la mezcla polimérica final?

28. En los últimos años ha habido intentos de eliminar las bolsas de plástico de los supermercados, pero la medida no ha sido aceptada en la mayoría de los establecimientos, que siguen regalándolas en cantidades millonarias. La alternativa actual son bolsas de almidón de papa. ¿Por qué son ecológicas? 29. Las siguientes reacciones son las de obtención de los polímeros Dacrón (poliéster, neopreno y polietileno). a) Identifica cada uno de ellos. b) Justifica si son polímeros de adición o de condensación. c) Nombra cada uno de los grupos funcionales que aparecen en sus moléculas. d) ¿Dependen sus propiedades de la longitud de la cadena? ¿Y del entrecruzamiento? 30. Describe y dibuja la estructura del poliester obtenido en cada una de las siguientes polimerizaciones:

a) HOOC

R

COOH

+

HO

R'

b)

R

COOH

+

HO

R'' OH

HOOC

OH

OH

c)

HOOC

R

COOH

+

HO

R'' OH

+

HO

R'

R'

OH

OH

OH

d)

HO

R

COOH

e) HO

R

COOH

+

HO

R'

HO

R

COOH

+

HO

R'' OH

f)

OH

OH

g) HO

R

+

COOH

HO

R'' OH

+

HO

OH

¿Dependerá la estructura del polímero producido en cada caso de las cantidades relativas de los reactantes? Si es así, describe las diferencias

31. Flujo a través de una canal de sección rectangular (para H/w<<1, o sea una rendija). H: altura del canal, w: ancho del canal

32. Flujo adyacente de dos fluidos diferentes a través de un canal de sección rectangular

Para H/w<<1, o sea, rendija

33. Flujo a través de una canal de sección anular

Nota: en todos los casos considerar un fluido newtoniano.

34. De acuerdo al documento “Extrusion” que se dejo en DB, se obtuvo una ecuación para encontrar el flujo de dosificación, utiliza dicha expresión con LDPE cuando se tienen las siguientes condiciones: D=120 mm, H=5 mm, θ=17.7°, ρ=0.76 g/cm3 y N=100 rpm 35. Se desea calcular el flujo volumétrico a través de un sisterama extrusor/dado con las siguientes características (a) considera flujo newtoniano; b) fluido con n=0.8 y K=30000 dinas segn/cm2): Extrusor  D=5 mm, H=0.5 mm, L=50 cm, θ=17°, y N=1 rev/seg Dado  R=0.20 cm y L=0.60 cm 36. Discute la posibilidad de ciclización en la polimerización de:

a)

H2N

CH2

COOH m

b) HOOC

CH2

COOH m

+ HO

CH2

OH 2

Para los casos en que “m” tiene valores de 2 a 10 ¿en qué etapa(s) de la reacción es posible la ciclización? ¿Qué factores determinan si la reacción predominan la ciclización o la polimerización lineal?