**1.a. Policarbonato — Investigar sus aplicaciones cotidianas**

Gafas y lentes de seguridad, CD/DVD, botellas reutilizables, cascos y ventanas, aislamiento eléctrico y equipo médico.

**1.b. Poliéster — Investigar sus aplicaciones cotidianas**

Ropa y textiles, botellas PET, alfombras y tapicería, cintas y cuerdas, aislamiento de cables, fotografías.

**1.c. Poliuretano — Investigar sus aplicaciones cotidianas**

Espumas de colchones y sillones, aislamiento térmico, suelas de calzado, pinturas, ruedas y sellos.

Libro de Química 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Investigo las aplicaciones de polímeros en la vida cotidiana

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1.a Policarbonato: gafas y lentes de seguridad, CD/DVD, botellas reutilizables, cascos y ventanas de vehículos, aislamiento eléctrico y carcasas electrónicas. 1.b Poliéster: textiles y ropa, botellas PET de agua y refrescos, alfombras, tapicería, aislamiento de cables y lonas. 1.c Poliuretano: espumas de colchones y sillones, aislamiento térmico, suelas de zapatos, pinturas y recubrimientos, sellos y adhesivos.

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Solución — Página 179

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 1

Investigo las aplicaciones de los siguientes compuestos en la vida cotidiana:

El policarbonato, el poliéster y el poliuretano son polímeros. Un polímero es una macromolécula formada por la unión de miles de unidades pequeñas llamadas monómeros (por ejemplo, el etileno $ext{CH}_2 ext{=CH}_2$ o el estireno $ext{C}_6 ext{H}_5 ext{-CH=CH}_2$ ). La propiedad física que cada polímero presenta determina su uso cotidiano.

Parte 1.a

Policarbonato

El policarbonato es el polímero que se obtiene de la reacción entre el bisfenol A y el carbonato de difenilo, cuya unidad de repetición es:

$ext{-[O-C}_{6} ext{H}_{4} ext{-C(CH}_3)_2 ext{-C}_{6} ext{H}_{4} ext{-O-CO]_n-}$

Presenta enlaces ácido-base débiles y cadenas rígidas, lo que le otorga gran resistencia al impacto y dureza.
Es ópticamente transparente (transmite hasta un $90 ext{--}95 ext{ %}$ de la luz visible) y ligero.
Es resistente a la intemperie y al calor moderado, y es un buen aislante eléctrico.

Respuesta orientativa — aplicaciones cotidianas:

Gafas y lentes de seguridad: se usa porque es transparente y resistente a los golpes (resistencia al impacto casi 250 veces la del vidrio).
CD, DVD y blu-ray: sus superficies extremadamente planas permiten el almacenamiento óptico de información.
Botellas reutilizables y tarros de alimentos: se moldean fácilmente y no se rompen al caer.
Casco de motocicleta, ventanas policarbonato y parabrisas ligeros: sustituyen al vidrio en automóviles, trenes y aviación.
Aislamiento eléctrico: cubiertas de cables, enchufes y carcasas de aparatos electrónicos (computadores, teléfonos, televisores).
Techos y claraboyas: se usan en arquitectura porque permiten el paso de la luz y resisten al intemperie.
Equipos médicos: jeringas, dializadores y lentes de contacto rígidas.

Parte 1.b

Poliéster

El poliéster (por ejemplo el tereftalato de polietileno, PET) se forma por condensación de un diol y un ácido dicarboxílico, generando el enlace éster $- ext{CO-O}-$ :

$n ext{ HO-(CH}_2 ext{)}_2 ext{-OH} + n ext{ HOOC-C}_6 ext{H}_4 ext{-COOH} ightarrow ext{-[O-(CH}_2)_2 ext{-O-CO-C}_6 ext{H}_4 ext{-CO]_n-} + (2n-1) ext{ H}_2 ext{O}$

Las cadenas lineales y el enlace éster le dan resistencia a la tracción, elasticidad y facilidad para hilarse.
Es hidrofóbico (no absorbe agua), no se arruga con facilidad y retiene los tintes.
Es químicamente estable y tiene buena resistencia al desgaste.

Respuesta orientativa — aplicaciones cotidianas:

Ropa y textiles: camisetas, camisas, jeans, uniformes escolares y trajes deportivos (mezclilla, tela de poliéster).
Botellas PET de agua, refrescos y aceites: el PET es ligero, transparente y no permite el paso de gases.
Alfombras y tapicería de automóviles.
Cintas de seguridad de asientos, velas y sogas.
Aislamiento de cables eléctricos: el PET se usa como aislante térmico y eléctrico de alta resistencia.
Refuerzo de neumáticos, cuerdas y lonas.
Fotografías y películas fotográficas.

Parte 1.c

Poliuretano

El poliuretano se obtiene por adición entre un diol o una poliola y un diisocianato, formando el enlace uretano $- ext{NH-CO-O}-$ :

$n ext{ HO-R-OH} + n ext{ O=C=N-R'-N=C=O} ightarrow ext{-[O-R-O-CO-NH-R'-NH-CO]_n-}$

Al variar el isocianato, la poliola y los aditivos, puede producirse desde espumas blandas hasta resinas flexibles o rígidas.
Es flexible, resistente a la abrasión, al agua y a los aceites, y posee excelentes propiedades de aislamiento térmico y acústico.
Adherente a numerosas superficies, por lo que funciona como sellador y pegamento.

Respuesta orientativa — aplicaciones cotidianas:

Espumas de colchones, almohadas, sillones y asientos de automóviles.
Aislamiento térmico y acústico de paredes, techos, refrigeradores, calentadores y neveras.
Calzado: suelas de zapatos y botas deportivas (flexibles y resistentes).
Pinturas, barnices y recubrimientos protectores de maderas, metales y plásticos.
Ruedas de carretillas, patines y bolas de bolos, y almohadillas de caucho.
Selladores y adhesivos para uniones de juntas en construcción y automoción.
Equipo deportivo: cascos, protectores y colchones de inflables.

Conclusión: las propiedades del policarbonato (dureza y transparencia), del poliéster (resistencia y ligereza) y del poliuretano (flexibilidad y aislamiento) explican por qué cada uno se usa en objetos diferentes de nuestra vida diaria.

Contenido de la página

ACTIVIDADES

1. Investigo las aplicaciones de los siguientes compuestos en la vida cotidiana:

a) Policarbonato

Gafas y lentes de seguridad óptica.
Discos compactos (CD, DVD, blu-ray).
Botellas reutilizables y recipientes de alimentos.
Cascos de motocicleta, ventanas de vehículos y aviación.
Aislamiento eléctrico: carcasas electrónicas, enchufes, cubiertas de cables.
Techos, claraboyas y elementos arquitectónicos transparentes.
Componentes médicos (jeringas, dializadores, lentes de contacto rígidas).

b) Poliéster

Ropa y textiles: camisetas, mezclilla, uniformes, trajes deportivos.
Botellas PET de agua, refrescos, aceites y envases de alimentos.
Alfombras, tapicería de automóviles y lonas.
Cintas de seguridad, cuerdas y refuerzos de neumáticos.
Aislamiento térmico y eléctrico de cables.
Fotografías y películas fotográficas.

c) Poliuretano

Espumas de colchones, almohadas, sillones y asientos automotores.
Aislamiento térmico y acústico de paredes, techos, refrigeradores y neveras.
Calzado: suelas de zapatos y botas.
Pinturas, barnices y recubrimientos protectores.
Ruedas de carretillas, patines y bolas de bolos.
Selladores y adhesivos para juntas.
Cascos y protectores deportivos.

Ejemplos resueltos

Identifica qué tipo de polímero presenta la unidad de repetición $\text{-[O-C}_6\text{H}_4\text{-C(CH}_3)_2\text{-C}_6\text{H}_4\text{-O-CO]}_n-$ y sugiere dos aplicaciones.

Se observa el grupo $-\text{O-CO-O}-$ (carbonato), característico de los policarbonatos.
Las cadenas rígidas y aromáticas confieren dureza y transparencia.
Se aplica en gafas de seguridad y en discos compactos, donde se requiere resistencia al impacto y superficie óptica plana. Respuesta: es un policarbonato; aplicaciones: lentes de seguridad y CD/DVD.

Explique por qué el poliuretano puede usarse como espuma blanda en colchones y como suela de zapato.

El poliuretano se forma por reacción entre un diol y un diisocianato, generando el enlace uretano $-\text{NH-CO-O}-$ .
Al variar la poliola (cadena flexible) y la proporción de isocianato se obtiene una espuma o una resina densa.
Las burbujas de gas atrapadas producen la espuma blanda; en su forma densa se obtiene alta resistencia a la abrasión. Respuesta: la flexibilidad y densidad dependen de la composición de partida, lo que permite usos tan distintos como colchones y suelas.

Tabla

Polímero	Enlace o función característica	Propiedades principales	Aplicaciones cotidianas
Policarbonato	Carbonato, $-\text{O-CO-O}-$	Duro, transparente, resistente al impacto, buen aislante eléctrico	Gafas y lentes de seguridad, CD/DVD, botellas reutilizables, cascos, ventanas, carcasas electrónicas
Poliéster (PET)	Éster, $-\text{CO-O}-$	Resistente, ligero, hidrofóbico, retiene tintes, estable	Ropa y textiles, botellas PET, alfombras, tapicería, cintas, aislamiento de cables
Poliuretano	Uretano, $-\text{NH-CO-O}-$	Flexible, resistente al agua y al desgaste, excelente aislante	Espumas de colchones y sillones, aislamiento térmico, suelas de zapatos, pinturas, sellos

Diagrama

graph TD
  P[Polímeros] --> PC[Policarbonato]
  P --> PE[Poliéster - PET]
  P --> PU[Poliuretano]
  PC --> U1[Gafas y lentes de seguridad]
  PC --> U2[CD y DVD]
  PC --> U3[Botellas y cascos]
  PC --> U4[Aislamiento eléctrico]
  PE --> U5[Ropa y textiles]
  PE --> U6[Botellas PET]
  PE --> U7[Alfombras y tapicería]
  PE --> U8[Aislamiento de cables]
  PU --> U9[Espumas de colchones y sillones]
  PU --> U10[Aislamiento térmico]
  PU --> U11[Suelas de zapatos]
  PU --> U12[Pinturas y sellos]

Fórmulas y ecuaciones

Polipolipoliestér de tereftalato de polietileno (PET): $-\text{[O-(CH}_2)_2\text{-O-CO-C}_6\text{H}_4\text{-CO]}_n-$

Enlace éster: $-\text{CO-O}-$

Enlace uretano: $-\text{NH-CO-O}-$

Unidad de repetición del policarbonato: $\text{-[O-C}_6\text{H}_4\text{-C(CH}_3)_2\text{-C}_6\text{H}_4\text{-O-CO]}_n-$

$\text{Reacción de adición (polipropileno)}$ : $\quad$ n $\text{ CH}$ _2 $\text{=CH-CH}$ _3 $\rightarrow$ $\text{-[CH}$ _2 $\text{-CH(CH}$ _3)]_n-

$\text{Formación del enlace éster (PET)}$ : $\quad$ n $\text{ HO-(CH}@@MATH_0@@\text{-OH}$ + n $\text{ HOOC-C}$ _6 $\text{H}$ _4 $\text{-COOH}$ $\rightarrow$ $\text{-[O-(CH}@@MATH_1@@\text{-O-CO-C}$ _6 $\text{H}$ _4 $\text{-CO]_n-}$ + (2n-1) $\text{ H}$ _2 $\text{O}$

$\text{Formación del enlace uretano}$ : $\quad$ n $\text{ HO-R-OH}$ + n $\text{ O=C=N-R'-N=C=O}$ $\rightarrow$ $\text{-[O-R-O-CO-NH-R'-NH-CO]_n-}$

$\text{Unidad de repetición del policarbonato}$ : $\quad$ $\text{-[O-C}$ _6 $\text{H}$ _4 $\text{-C(CH}@@MATH_0@@\text{-C}$ _6 $\text{H}$ _4 $\text{-O-CO]_n-}$

$\text{Transparencia del policarbonato}$ $\approx$ 90 $\text{--}$ 95 $\text{ % de la luz visible}$

$\text{Resistencia al impacto del policarbonato}$ $\approx$ 250 $\times$ $\text{resistencia del vidrio}$

Glosario (9)

Polímero: Macromolécula formada por la repetición de miles de unidades (monómeros) unidas por enlaces covalentes.
Monómero: Molécula pequeña de bajo peso molecular que, al unirse repetidamente, origina el polímero.
Polimerización: Proceso químico mediante el cual los monómeros se enlazan para formar polímeros; puede ser de adición o de condensación.
Enlace éster: Función característica del poliéster, con la forma $-\text{CO-O}-$, que resulta de la reacción de un ácido carboxílico con un alcohol.
Enlace uretano: Función $-\text{NH-CO-O}-$ presente en el poliuretano, formada por la reacción de un isocianato con un alcohol (poliola).
Policarbonato: Polímero termoplástico transparente, duro y muy resistente al impacto, obtenido del bisfenol A y el carbonato de difenilo.
Poliéster: Polímero que contiene enlaces éster en su cadena; el PET es el más usado para textiles y envases plásticos.
Poliuretano: Polímero flexible y aislante que puede producirse como espuma o como resina, según los reactivos empleados.
Termoplástico: Polímero que se ablanda al calentarse y puede remodelarse, a diferencia de los termoestables.

Preguntas para practicar

1. Investigo las aplicaciones de los siguientes compuestos en la vida cotidiana: a) Policarbonato, b) Poliéster, c) Poliuretano.

Policarbonato: gafas y lentes de seguridad, discos compactos (CD/DVD), botellas reutilizables, cascos de motocicleta, ventanas de vehículos y techos transparentes, y aislamiento eléctrico de carcasas electrónicas. Poliéster: camisetas y textiles en general, botellas PET de agua y refrescos, alfombras, tapicería de autos, cintas de seguridad y aislamiento de cables. Poliuretano: espumas de colchones, almohadas y sillones, aislamiento térmico y acústico, suelas de zapatos, pinturas y recubrimientos, y sellos adhesivos.

¿Por qué el policarbonato es adecuado para fabricar lentes de seguridad y el poliuretano para fabricar suelas de zapatos?

El policarbonato presenta cadenas rígidas y aromáticas que le confieren gran dureza, transparencia y resistencia al impacto (cerca de 250 veces la del vidrio), ideales para lentes. El poliuretano, en cambio, se elabora con poliolas de cadena flexible que le dan elasticidad, alta resistencia a la abrasión y flexibilidad, propiedades necesarias en las suelas del calzado.

Temas y conceptos clave

Polímeros en la vida cotidianaPolicarbonatoPoliéster (PET)PoliuretanoEstructura–propiedad–uso en materialespolímeromonómeromacromoléculaenlace ésterenlace uretanopolimerización por condensacióntransparencia y resistencia al impactoapilamiento de cadenas lineales