Etapa 3: alternativas de solución

Información para el docente - Journal Chemistry Education - Actividades de Clase N°11

¿ Qué es Gluep? : Caracterizando un Polímero Entrecruzado

 

Acerca de esta actividad

El procedimiento presentado aquí fue adaptado de una actividad publicada por el Institute for Chemical Education [1]. Este es descrito en muchas publicaciones de actividades para la ciencia algunas de ellas para niños pequeños [2]. El producto de la reacción es un polímero entrecruzado expansible y pegajoso. La actividad se puede realizar tanto en el laboratorio de química como en el hogar. Si el trabajo se realizara en el hogar, el profesor, debería facilitar el bórax en polvo o en solución. Los estudiantes pueden a la vez disfrutar y beneficiarse al realizar la actividad fuera de clase junto a estudiantes más jóvenes.

1. Haciendo Gluep: La cola blanca contiene acetato de polivinilo. El bórax para lavado o tetraborato de sodio decahidratado Na2B4O7.10H2O, forma iones borato, B(OH)4-, cuando se disuelve en agua. Los iones borato forma uniones entrecruzadas entre las cadenas moleculares del acetato de polivinilo. A medida que las cadenas del polímero se entrecruzan, el producto toma una consistencia de gel formando el "gluep".

2. Propiedades del Gluep: Gluep absorberá del papel tintas solubles en agua y las pelotitas de gluep rebotarán. Los estudiantes deberán deducir que el gluep es más viscoso, rebota más alto y se estira más cuando contiene menos agua y podrían diseñar experimentos adicionales para medir la solubilidad, elasticidad y viscosidad, u otras propiedades como ser la densidad. Ellos podrían investigar además las propiedades del material a medida que este envejece y seca. Diferentes tipos de colas producirán diferentes resultados, de acuerdo a la composición de las mismas. La cola de carpintero formará un gluep muy similar al realizado para colas de múltiples usos. Las colas "libre de ácidos" o de "pH neutro" producidas a partir de alcohol polivinílico (PVA): El PVA pueden obtenerse en negocios de productos para el arte. Algunas colas especiales para artesanos también contienen PVA. Las colas de PVA producen diferentes productos, de forma similar a la "baba" obtenida con soluciones de alcohol polivinílico. Siguiendo la receta de la Parte I, las colas de PVA obtenidas forman un sólido desmenuzable. Utilizando menos cantidad de agua, hasta nada, y variando la cantidad de solución de bórax, desde unas pocas gotas hasta dos cucharillas de té, producirá productos que pueden variar entre viscoso, limoso hasta rígido y tipo gomoso. Esto permite una interesante comparación entre las colas estándar y las de tipo barro pegajoso. Las colas de carpintero a prueba de agua y las lavables no forman polímeros entrecruzados con soluciones de bórax.

3. Desencolando y Re-encolando: La adición de vinagre (ácido acético, CH3CO2H) atrae los grupos hidroxilos (OH) de los iones borato extrayéndolos de la cadena polivinílicas. Se rompe el enlace cruzado perdiéndose la consistencia de gel. El bicarbonato de sodio, NaHCO3, neutraliza al ácido y permite que los enlaces cruzados se formen nuevamente. Las burbujas de CO2 formadas en la reacción dan al material re-encolado un aspecto espumoso, que desaparece agitándolo continuamente.

Integrando la Actividad en su Currícula

Esta actividad puede ser utilizada en discusiones acerca de polímeros o de las propiedades de líquidos y sólidos. Ésta muestra además la composición y alternativas del uso de productos de uso común en el hogar. Es también un ejemplo para hacer, testear y caracterizar un producto mientras la mayoría de los estudiantes se divertirán haciendo y jugando con el gluep. Las pruebas adicionales y las variaciones de la actividad hacen de ésta una valiosa experiencia de aprendizaje. De la forma que está descrita es una actividad cualitativa pero la misma podría ser modificada por el instructor para transformarla en una actividad cuantitativa. Las estructuras y fórmulas moleculares aparecen sólo del lado del instructor, dejándose al instructor la decisión de determinar la cantidad de teoría a brindar a los estudiantes.

Referencias, Información y Actividades Adicionales

1. Fun with Chemistry, Vol 2; Sarquts, M; Sarquts, J.; Eds. ICE Publ. 93-001. Institute Chemical Education. University of Wisconsin-Madison: Madison, 1993

2. Para ejemplos-Libros: Becker, B. Twuenty demonstrations Guaranteed to Knock your Socks Off! Flinn Scientific Inc.;Batavia, IL, 1994. ·Hixson, B.K.; Kralik,M.S.Jr. Boom Academy; The Wild Goose Company, WG 3003: Salt Lake City, 1992 · JCE: Bermudez V.Z., Passos de Almeida, P; Seita, J.F. J.Chem.Educ. 1998, 75, 1410.

3. Para ejemplos-Libros: Summerlin, L.R.; Borgford,C.L. ; Ealy,J.B. Chemical Demonstrations: A Sourcebook for Teachers, Vol. 2; American Chemical Society: Washington, DC, 1988 o JCE: McLaughlin, K.W.; Wyffels, N.K.; Jentz, A.B.; Keenan,M.V. J.Chem.Educ. 1997, 74, 97 o Katz,D.A. J.Chem.Educ. 1994, 71, 891 o Stroebel,G.G.; Whitesell, J.A.; Kriegel, R.M. J.Chem.Educ. 1993, 70, 893 o Sherman, M.C. J.Chem.Educ. 1992, 69, 883 o Casassa, E.Z., Sarquis, A.M.; Van Dyke, C.H. J.Chem.Educ. 1986, 63, 57 o Sarquis, A.M. J.Chem.Educ. 1986, 63, 60

4. Huseth, A.J. J.Chem.Educ. 1998, 75, 528ª; Sherman, M.J. J.Chem.Educ. 1987, 64, 868

 

Más sobre polímeros:

  • http://www.socplas.org/Involvement/Ext2416.html (The Polymer Ambassadors)
  • http://www.polymers.com/
  • http://www.psrc.usm.edu/macrog/index.html

 


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¿Qué es Gluep?

Caracterizando un Polímero Entrecruzado

La molécula de un polímero consiste en una cadena larga formada por la repetición de unidades moleculares (miles o más). Las propiedades del polímero dependen de la identidad de la unidad molecular que se repite (monómero) y del largo de la cadena molecular. Una clase importante de polímero es el polímero entrecruzado. Las largas cadenas moleculares están unidas unas a otras a través de enlaces químicos. El polímero resultante puede ser muy resistente, como Bakelita y Kevlar, o gelatinoso. En esta actividad ustedes podrán obtener y determinar las propiedades de los polímeros de cadenas cruzadas hechos a partir de cola blanca. La mayoría de las colas contienen acetato de polivinilo el cual puede entrecruzarse con bórax lavado. El producto obtenido es llamado "gluep".

Pruebe esto

Usted necesitará lo siguiente: cola escolar blanca para todo uso, agua, bórax para lavado, vasos de papel o plástico, papel de encerado, varillas para artesanías o cucharas de plástico, marcadores de tinta soluble en agua, botellas de plástico vacías de 250 mL, tijeras, una pajilla, vinagre, gotero, bicarbonato de sodio. Colorante para sustancias alimenticias, una pequeña bolsa de plástico.

Vierta una cucharada grande (8 gr) de bórax en un vaso. Añada un vaso (200 mL) de agua y agite durante unos minutos. Puede ser que todo el bórax en polvo no se disuelva. Deje sedimentar la solución hasta que el líquido esté límpido. Evite tocar o inhalar el bórax en polvo (use mascarilla). Lave sus manos después de manipular el bórax. Utilice esta solución en todos los experimentos que siguen.

Haciendo Gluep

  • Vierta, aproximadamente, una cucharada grande (15 mL) de cola blanca en un vaso.
  • Añada la misma cantidad de agua y agite. Si desea añada una o dos gotas de colorante para sustancias alimenticias. Observe la apariencia y consistencia de la mezcla § Añada, aproximadamente 2 cucharas de té (10 mL) de la solución de bórax al vaso que contiene la mezcla de cola y agua, agite con una varilla o cuchara. Describa como varía la mezcla a medida que agita.
  • Saque raspando el gluep del vaso sobre un papel encerado. Descarte el líquido sobrenadante. Amase el gluep con sus manos hasta que no este húmedo y enróllelo hasta obtener una pelota lisa. Describa como la siente al tacto.
  • Limpieza: Los residuos líquidos pueden ir al lavabo, los residuos sólidos con la basura domiciliaria. El gluep puede ser almacenado por unos días en una bolsa plástica. Usted puede jugar con el gluep, pero tenga cuidado que no entre en contacto con el cabello, ropa o alfombra, no debe colocarse sobre superficies de madera, ni debe comerse.

Propiedades del gluep

  • Dibuje una imagen simple con lápices de tinta soluble en agua. Enrolle el gluep en forma de una pelota presionando sobre la imagen. Despegue el gluep cuidadosamente. Describa lo que ocurre.
  • Enrolle el gluep en forma de una pelota. Arroje la misma desde una altura de 1-2 pies sobre el piso (¡no sobre alfombra!) O sobre una mesa protegida con papel encerado ¿Su pelota de gluep rebota?
  • Remueva la tapa de la botella de plástico y corte la parte superior, unas 3-4 pulgadas, de forma tal que la parte superior forme un embudo y la inferior un vaso. Invierta la parte superior y apóyela sobre la base de la botella. Ponga su gluep en el embudo. ¿Cuánto tiempo tarda este en escurrir?
  • Enrolle el gluep en forma de una pelota. Inserte una pajilla en la pelota de forma tal que uno de sus extremos quede cerca del centro. Sople suavemente a través del otro extremo de la pajilla. ¿Puede usted "inflar" el gluep? ¿Cuan grande pudo hacerlo?
  • Diseñe otros ensayos para medir las propiedades del gluep. Si su profesor aprueba sus procedimientos entonces realice los ensayos y registre sus resultados.
  • Haga más gluep utilizando las instrucciones de la Parte I, pero varíe la cantidad de agua y de solución de bórax que utilice. Repita los tests antes mencionados y compare este gluep con el original.

Desencolando y Re-encolando

  • Coloque una pequeña pelota de gluep recién hecho, de aproximadamente 1cm de diámetro, en un vaso. Añada 10-20 gotas de vinagre. Agite. ¿Qué ocurre?
  • Añada una pequeña cantidad, aproximadamente media cuchara de té; de bicarbonato de sodio y agite. ¿Y ahora qué pasa? (Usted debería observar que ocurren dos cosas. ¿Puede usted explicarlas?)
  • Continúe agitando y trabaje con el gluep. ¿Cómo ha cambiado este?