El carbono y sus múltiples enlaces

Cómo fabricar un polímero (acetato de polivinil-boro)

Material (cada 2 alumnos)	2 cucharaditas de bórax en polvo. ½ taza de agua. ¼ taza de pegamento o cola blanca líquida. ¼ taza de agua. Taza de cartón. Bolsa de plástico hermética (con cierre). Colorante de comida (opcional).
Duración	35 minutos.
Coste aprox.	100 g de bórax (o ácido bórico) 6 euros aprox. Se puede comprar por internet, o en farmacias y droguerías. La bolsa hermética con cierre, menos de un euro. El resto del material se puede traer de casa.
Objetivos	Comprender el concepto de polímero a partir de la fabricación del mismo.
Precauciones/ Consejos	Lava tus manos ya que vas a manipular la goma viscosa y la suciedad y las bacterias de tus manos eventualmente pueden causar que se forme moho en la misma.

INTRODUCCIÓN:

El bórax se puede encontrar en los supermercados, en la sección de lavandería. Este elemento, que se extrae de las minas como mineral de borato (sal), nunca se encuentra como boro puro. Los boratos también se usan en fibra de vidrio, vidrios, aditivos para polímeros y control de insectos. Cuando el bórax se mezcla con cola blanca como un aditivo de polímero, ayuda a que las moléculas grandes del polímero de la cola se peguen y se conviertan en viscosas.

La cola blanca es un adhesivo que contiene acetato de polivinilo, un polímero que se muestra en el dibujo adjunto, así como otros ingredientes que hace que las cosas se peguen cuando se secan. Es el más usado para pegar productos de papelería. La cola blanca viene en dos versiones liquida y en barra, pero la liquida es la que se usa para hacer la goma viscosa.

Acetato de polivinilo

La goma viscosa que se forma de la mezcla de bórax y cola blanca se llama acetato de polivinilo-boro. Las partículas de alcohol polivinílico se unen entre sí gracias a los iones tetraborato mediante enlaces de hidrógeno, formando una red densa y viscosa (a este fenómeno se le llama reticulación). Estos enlaces son muy especiales porque son elásticos.

-CH₂-CHOCOCH₃-CH₂- CHOCOCH₃-CH₂-CHOCOCH₃(-(B(OH)₄-)n

Ion tetraborato

DESARROLLO EXPERIMENTAL:

1. Disuelve 2 cucharaditas de bórax en 1/2 taza de agua y remueve hasta que se diluya. Pon la disolución en la taza de cartón.
2. En la bolsa de plástico mezcla 1/4 taza de cola blanca con 1/4 de taza de agua. Sella la bolsa mezclando, aplastando y apretando. Si quieres, puedes añadir un poco de colorante alimenticio, y mezcla un poco más.
3. Abre la bolsa y vierte la solución de bórax. Cierra la bolsa, mezcla y aprieta. La solución de bórax está uniendo las largas moléculas del pegamento para formar la goma viscosa.
4. Cuando ésta se vuelva más gruesa y menos líquida, sácala de la bolsa, continúa aplastando y apretando con tus manos. Esta propiedad se denomina reopéctico, por la cual se pone más firme porque está agitada y aplastada.

NORMAS:

• Recuerda que los productos químicos pueden ser dañinos para el medio ambiente, por tanto no los malgastes ni los viertas a la pila sin consultar con el profesor.
• Es recomendable el uso de guantes de látex para el manejo del bórax y la cola, ya que el bórax es un producto irritante

CUESTIONES:

1. ¿Qué ha pasado cuando se han unido el bórax con la cola blanca?
2. ¿Por qué se utiliza acetato de polivinilo?
3. ¿Qué función tiene el hecho de apretar y amasar la mezcla resultante?
4. ¿Qué otras sustancias crees que podrían servir en lugar de la cola blanca?

CONCLUSIONES:

• Observa que la goma viscosa se puede estirar como un líquido cuando se la tira lentamente. Al tirar de ella con rapidez, se separa en dos piezas más sólidas, ya que los enlaces no son fuertes. Sin embargo, una vez roto, se pueden volver a unir (es reversible).
• La goma obtenida no es un sólido, ya que se adapta perfectamente a la forma del recipiente en el que se coloca. Cuando este polímero ha permitido desarrollar por su propio peso, o cuando se estiran lentamente, fluye sin romperse. Por tanto, es un líquido muy viscoso. Este es un ejemplo de un fluido no newtoniano, un fluido que tiene propiedades tanto líquidas como sólidas.
• El ion tetraborato se ha unido al polímero de pegamento, formando polímero de redes densas y pegajosas.

PARA SABER MÁS:

• El bórax tiene una historia fascinante: http://www.scvhistory.com/scvhistory/borax-20muleteam.htm

• Experimentos con polímeros: http://www.ehowenespanol.com/experimentos-polimeros-info_240294/

APLICACIONES Y CURIOSIDADES: El acetato de polivinilo, además de como adhesivo, también se utiliza para proteger el queso de los hongos y de la humedad. También se usa como base de plástico neutro para la goma de mascar (chicles) ya que es un sustituto barato de la savia gomosa natural del árbol Manilkara zapota.