1. Los alumnos se dividen en grupos de 4 ó 5 integrantes.
2. Cada grupo recibe del docente el texto "Grandes moléculas" y resuelve las distintas consignas planteadas.
3. Una vez finalizada la actividad, el docente propone un debate general donde cada grupo expone las conclusiones obtenidas.

Grandes moléculas

El inventor americano John Wesley Hyatt (1837-1920), en un intento por ganar la recompensa ofrecida a quien obtuviese un sustituto del marfil para las bolas de billar, empezó a trabajar con la piroxilina (celulosa parcialmente nitrada). La disolvió en una mezcla de etanol y éter etílico, y añadió alcanfor (compuesto que se obtiene de la madera del alcanforero) para hacerla más segura y maleable. Hacia 1869 había formado lo que llamó celuloide, y ganó el premio. El celuloide fue el primer plástico sintético (es decir, un material que puede moldearse).

Pero los químicos tampoco se conformaban con las moléculas gigantes que ya existían en la naturaleza. El químico belga-americano Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) estaba investigando en aquel momento un sucedáneo de la goma laca. Para este propósito buscaba una solución de una sustancia gomosa, semejante al alquitrán, que resultase de la adición de pequeñas unidades moleculares para formar una molécula gigante (macromolécula). La pequeña molécula es un monómero ("una parte"), y el producto final es un polímero ("muchas partes").

Baekeland empezó con fenol y formaldehído como monómeros y produjo un polímero para el que no pudo encontrar disolvente alguno. Se le ocurrió entonces que un polímero tan duro y resistente a los disolventes podía ser útil por esas mismas razones. Podía moldearse a medida que se formaba y solidificar en la forma de un no conductor de electricidad, duro, resistente al agua y a otros disolventes, pero fácilmente mecanizable. En 1909 anunció la existencia de lo que él llamó bakelita, el primero y todavía, en cierto modo, uno de los más útiles entre plásticos totalmente sintéticos.

1- Es difícil poder imaginar que exista alguna relación entre la clara del huevo y un envase de agua mineral, o entre una película fotográfica y el material genético de una célula. ¿Qué características en común crees que poseen las moléculas de estos materiales?

2- A partir de la lectura del texto, ¿cómo puede definirse un polímero?

3- Los términos plástico y polímero suelen confundirse porque, ciertamente, están relacionados. Los plásticos son materiales que pueden ser deformados y moldeados, como la arcilla, el vidrio y la mayor parte de los polímeros. Nombra, si es posible, algunos polímeros que no sean plásticos.

1. Redacta con tus propias palabras todo aquello que conoces sobre la degradación y el tratamiento de residuos plásticos.

2. Lee el siguiente texto:

Los residuos plásticos y su reciclado

Los plásticos, al contrario del papel, son no degradables o muy difícilmente degradables por acción del tiempo o de los microorganismos. Se calcula que una bolsa de plástico puede tardar unos 240 años en alterarse. En otras palabras, los residuos plásticos, por lo general no son biodegradables y por eso contribuyen a la contaminación del medio ambiente: se estima que alrededor del 60% de los restos que se encuentran en las costas son materiales plásticos.

En la actualidad, alrededor del 10% de los residuos plásticos son incinerados, y esto presenta el inconveniente de la posible emisión de gases tóxicos, especialmente si se trata de la incineración de PVC (policloruruo de vinilo), que produce un derivado clorado y tóxico llamado dioxina. En las plantas modernas de incineración, el riesgo medioambiental está minimizado. Además, se debe tener en cuenta que el calor producido en la combustión de los residuos plásticos es elevado, por lo que su incineración en plantas de recuperación de energía sería una opción razonable.

El procedimiento menos riesgoso para el medio ambiente es el reciclado. Esta opción sólo se aplica al 1% de los residuos plásticos, frente al 20% del papel o el 30% del aluminio. Para la etapa inicial de la separación se aprovechan las distintas propiedades de los diferentes tipos de plásticos, como por ejemplo la densidad. Otra opción se basa en el hecho de la diferente solubilidad de los plásticos en solventes orgánicos a distintas temperaturas. Los plásticos termorrígidos, que no se reblandecen por el calor, se reducen a polvo y son utilizados como material de relleno en construcción. Los materiales termoplásticos pueden ser fundidos y vueltos a moldear para lograr otros objetos. Una vez separados los diferentes plásticos, se procede a reciclarlos en forma mecánica, donde se mantiene la estructura del polímero, o química, en la que se degrada la estructura del polímero en productos de baja masa molecular. Durante el reciclado, los plásticos pueden contaminarse con otros materiales y transformarse en productos de baja calidad, por lo que no es aconsejable que se utilicen para contener alimentos.

En la actualidad, no obstante, se fabrican algunos plásticos que incorporan sustancias como el almidón, que son biodegradables. Cuando ciertos microorganismos degradan el almidón, se forman estructuras porosas que aceleran los procesos de oxidación del polímero y disminuyen su resistencia mecánica, lo que facilita su pulverización. Además, existen plásticos fotodegradables en cuya fabricación se han incorporado compuestos fotosensibles, de modo que su exposición prolongada a la luz ultravioleta de la radiación solar provoca su degradación. Es de lamentar que estas alternativas sean costosas, lo que impide su utilización masiva.

3. Escribe sobre los nuevos conocimientos que has adquirido después de la lectura del texto.

En la naturaleza se encuentra una considerable cantidad de materiales formados por polímeros, algunos de los cuales, como el látex, el algodón y la madera, son utilizados por el hombre para la fabricación de diversos objetos.
Las proteínas (como la albúmina de la clara de huevo), los polisacáridos (azúcares) y los ácidos nucleicos (como el ADN que guarda el material genético de una célula) son polímeros naturales que desempeñan funciones biológicas de extraordinaria importancia en los seres vivos y que reciben el nombre de biopolímeros.

a) ¿Cuál será la estructura del monómero que forma a las proteínas si esta unidad básica es denominada "aminoácido"?

b) De acuerdo con los grupos funcionales presentes en los aminoácidos, ¿cómo crees que se realiza el encadenamiento de estas unidades? ¿A qué tipo de reacción química corresponde este proceso?

2. El polietileno se puede obtener en dos variedades denominadas de alta densidad (PEAD) y de baja densidad (PEBD). Uno de ellos tiene una estructura lineal y el otro ramificada, con cadenas laterales de hasta cinco átomos de carbono unidas a la cadena hidrocarbonada principal. ¿Qué estructura da lugar al polímero de mayor densidad? ¿Qué polímero posee mayores zonas cristalinas?

3. Investiga cuáles son los polímeros que se utilizan en las siguientes aplicaciones y representa en cada caso su estructura molecular:

- Fibras textiles que reemplacen la seda.
- Fabricación de trajes de buceo.
- Material que recubre sartenes antiadherentes.
- Jeringas descartables.
- Envases para gaseosas.
- Protección y aislamiento en el embalaje de televisores.
- Trajes de baño femeninos.
- Películas para proteger alimentos.
- Sustituto del vidrio.

La Fundación de la Industria Plástica para la preservación del Medio Ambiente (FIPMA) ha difundido entre los fabricantes de objetos plásticos el Código de Identificación adoptado por la Sociedad de Industrias Plásticas de los Estados Unidos con el objeto de reconocer los distintos materiales plásticos y favorecer su posterior clasificación, por ejemplo, en el proceso de reciclado.

El sistema identifica solamente seis materiales plásticos, que son los más difundidos y aquellos con los cuales se fabrican casi todos los productos conocidos.

Recolecta distintos objetos plásticos de uso cotidiano que presenten el código de identificación y diseña una experiencia que te permita comparar, mediante distintos ensayos, las propiedades de los diferentes polímeros. Con los resultados obtenidos justifica los diferentes usos y aplicaciones de estos polímeros, y completa la siguiente tabla:

1. El poli-4-metil-1-penteno (PMP) es un polímero que se utiliza en la fabricación de distintos objetos de laboratorio debido a su baja reactividad química.

a) Representa la estructura del polímero.

b) ¿Se trata de un polímero de condensación o de adición?

c) Calcula la masa molar promedio de una muestra de PMP formada por cadenas de aproximadamente 180 unidades repetitivas.

2. La siguiente tabla contiene información acerca de algunas propiedades físicas del polietileno según su grado de cristalinidad:

¿Cómo se relaciona el grado de cristalinidad con las demás propiedades de la tabla? Interpreta las distintas propiedades físicas a partir de la estructura y el ordenamiento de las cadenas en las dos variedades de polietileno.

3. El caucho natural está constituido por cadenas de poli-cis-isopreno, resultado de la polimerización del metil-1,3-butadieno. La principal propiedad de este polímero es su elasticidad (puede ser estirado hasta alcanzar más de diez veces su longitud y recuperar su tamaño original).
Durante el proceso de vulcanización, el caucho adquiere mayor rigidez sin alterarse su elasticidad longitudinal, obteniendo también una mayor resistencia térmica. Se consiguen así cauchos blandos que contienen de1% a 3% de azufre y cauchos duros o ebonita, con 23% a 35% de azufre.

a) ¿Cuál es la estructura molecular y la unidad repetitiva del polímero que constituye el caucho natural?

b) ¿Qué características estructurales permiten justificar las distintas propiedades del caucho natural y del vulcanizado?