Preparación de un polímero sintético (Nylon 6,6 por polimerización por
condensación)
1. Objetivos
Objetivo general
Preparar un
polímero sintético mediante una reacción de polimerización por condensación,
ilustrando la formación de macromoléculas y relacionando su estructura con sus
propiedades físicas.
Objetivos específicos
- Comprender el concepto de polímero y
monómero.
- Diferenciar entre polimerización por
adición y por condensación.
- Sintetizar
nylon 6,6 a partir de sus monómeros.
- Observar la formación de fibras
poliméricas y analizar sus propiedades mecánicas.
- Relacionar la síntesis de polímeros con
aplicaciones industriales.
2. Introducción
Los polímeros
sintéticos son materiales de gran importancia en la vida cotidiana y en la
industria moderna. Están presentes en envases, textiles, dispositivos médicos,
componentes electrónicos y materiales de construcción. Desde el punto de vista
químico, un polímero es una macromolécula formada por la repetición de unidades
estructurales más pequeñas llamadas monómeros.
El nylon es uno de
los polímeros sintéticos más conocidos. Se trata de una poliamida obtenida por
reacción entre una diamina y un diácido carboxílico (o un derivado ácido). El
nylon 6,6, específicamente, se forma a partir de la hexametilendiamina y el ácido
adípico. En el laboratorio, se utiliza generalmente el cloruro de adipoilo, que
reacciona de forma más rápida y visible.
Esta práctica tiene
un gran valor didáctico porque permite observar la formación inmediata de un
polímero en la interfase de dos líquidos, fenómeno conocido como “el truco
de la cuerda de nylon”, mostrando de manera directa cómo se generan las
macromoléculas sintéticas.
3. Fundamentos
teóricos
La polimerización
por condensación ocurre cuando dos monómeros con grupos funcionales reactivos
se unen formando un polímero y liberando una molécula pequeña como subproducto
(agua, HCl, metanol, etc.).
Para el nylon 6,6:
Donde:
- La hexametilendiamina aporta los grupos
amino (–NH₂).
- El cloruro de
adipoilo aporta los grupos acilo activados.
- El producto es una poliamida (nylon
6,6).
Las propiedades del
nylon, como su resistencia mecánica, elasticidad y estabilidad térmica, se
deben a:
- La longitud de la cadena polimérica.
- La presencia de
enlaces amida capaces de formar puentes de hidrógeno.
- La regularidad estructural del
polímero.
4. Materiales y equipos
- Vasos de precipitados (100 y 250 mL)
- Pinzas o
varilla de vidrio
- Probeta
graduada
- Guantes, gafas
y bata
- Campana de
extracción
- Papel
absorbente
- Frasco para el
polímero obtenido
5. Reactivos
- Solución acuosa de hexametilendiamina
al 5 % (con unas gotas de NaOH)
- Solución de cloruro de adipoilo al
0.2–0.5 % en hexano o ciclohexano
- Agua destilada
Nota docente: Las concentraciones pueden ajustarse según la disponibilidad de
reactivos y el nivel del laboratorio.
6. Seguridad y
manejo de residuos
- El cloruro de adipoilo es corrosivo y
lacrimógeno: manipular en campana.
- La hexametilendiamina es irritante:
evitar contacto directo.
- Los disolventes orgánicos son
inflamables.
- El HCl generado es corrosivo: manejar
con cuidado.
- Residuos orgánicos al contenedor
correspondiente.
- Soluciones
acuosas neutralizadas a desecho controlado.
7. Procedimiento
experimental
A) Preparación
de las soluciones
- Colocar 20 mL de la solución de
hexametilendiamina en un vaso de precipitados.
- En otro vaso, colocar 20 mL de la
solución de cloruro de adipoilo en hexano.
B) Formación del polímero
- Verter cuidadosamente la solución
orgánica sobre la solución acuosa, formando dos capas sin agitar.
- En la interfase aparecerá una película
delgada de polímero.
- Tomar esta película con una pinza o
varilla y extraer lentamente, enrollándola para formar una fibra continua
de nylon.
C) Lavado y secado
- Lavar la fibra obtenida con agua
destilada para eliminar restos de reactivos.
- Secar sobre
papel absorbente.
- Conservar el polímero en un frasco
rotulado.
8. Observaciones
y registro de datos
|
Etapa |
Observaciones |
Cambios visibles |
Incidencias |
|
Formación de interfase |
|||
|
Aparición del polímero |
|||
|
Extracción de la fibra |
|||
|
Producto final |
Color, textura, elasticidad |
9. Cálculos
- Masa de
monómeros usados.
- Masa de
polímero obtenido.
- Rendimiento
aproximado:
10. Resultados esperados
- Formación visible de una fibra continua
de nylon.
- Material sólido, flexible, resistente
al estiramiento.
- Confirmación visual de la síntesis de
un polímero sintético.
11. Cuestionario
- ¿Qué diferencia existe entre un
polímero natural y uno sintético?
- ¿Qué tipo de polimerización ocurre en
esta práctica?
- ¿Qué función cumplen los grupos amino y
acilo en la reacción?
- ¿Por qué se libera HCl durante la
síntesis del nylon?
- Mencione tres aplicaciones industriales
del nylon.
12. Bibliografía
(APA 7.ª edición)
Callister, W. D.,
& Rethwisch, D. G. (2018). Materials
science and engineering: An introduction (10th ed.). Wiley.
Odian, G. (2004). Principles of polymerization (4th ed.). Wiley.
Pavia, D. L., Lampman, G. M., Kriz, G. S., & Engel, R. G. (2015). Introduction
to organic laboratory techniques: A microscale approach (5th ed.). Cengage
Learning.
