El alumno:
A1. Explica la importancia de los polímeros
con base en algunas de sus aplicaciones y
usos. (N2)
A2. Clasifica los polímeros en naturales y
sintéticos. (N2)
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¿Qué son lo polímeros y por qué son tan importantes?
(2 horas)
Solicitar a los alumnos que, integrados en equipos, mencionen algunos
productos de la industria petroquímica que con frecuencia emplean en
su vida diaria. Analizar en una discusión grupal los productos
mencionados, destacar que muchos de ellos corresponden a un grupo
de compuestos del carbono llamados polímeros. (A1)
Proyectar un video que permita a los alumnos establecer la importancia
de los polímeros naturales y sintéticos, como ”La era de los polímeros”
de la serie “El mundo de la química”, Vol 11, ILCE (duración 30 min.).
Análisis grupal de la información presentada para concluir sobre qué
son los polímeros, su importancia y clasificación en naturales y
sintéticos. (A1, A2)
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Importancia de los
polímeros por sus
aplicaciones y usos. (N2)
Clasificación de polímeros
en naturales y sintéticos.
(N2)
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A3. Selecciona, analiza e interpreta
información relevante.
A4. Comunica en forma oral y escrita los
resultados de su investigación y sus
opiniones.
A5. Señala que los monómeros son
moléculas a partir de las cuales se forman los polímeros. (N2)
A6. Identifica los grupos funcionales
presentes en fórmulas de monómeros. (N3)
A7. Explica que la reactividad de los grupos
funcionales presentes en los monómeros,
es la que permite la formación de
polímeros. (N2)
A8. Asocia las propiedades de los
polímeros con su estructura molecular.
(N2)
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¿Cómo es la estructura química de los polímeros?
(4 horas)
Investigación documental sobre los conceptos de monómero y
polímero. Análisis en grupo de la investigación. (A3, A4, A5)
Presentar a los alumnos, en material didáctico (acetato, transparencias
o software), un cuadro de polímeros importantes por sus aplicaciones
que muestren para cada uno de ellos: a) la fórmula y nombre del
monómero, b) la fórmula de la unidad estructural del polímero, c) el
nombre del polímero, d) usos y e) el código de reciclado con el que se
identifica en la industria. Solicitar a los alumnos que en equipo y con
ayuda de la información anterior:
- Localicen los grupos funcionales que están presentes en la estructura
de los monómeros
- Establezcan qué enlaces de los monómeros se rompen para formar
los respectivos polímeros.
(A4, A5, A6)
Análisis en grupo de la actividad anterior, el profesor guiará la discusión
para explicar:
- Las características de los grupos funcionales y las razones por las que
los monómeros pueden formar polímeros
- La reactividad de los grupos funcionales que permite la formación de
polímeros
- La diferencia que existe entre los usos que se da a estos compuestos,
cuando están presentes diferentes grupos funcionales
- Que muchas de las propiedades de los polímeros y, en general de los
compuestos del carbono, se deben a los grupos funcionales presentes
en la molécula
(A7, A8).
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Concepto de monómero y
polímero. (N2)
Grupos funcionales
presentes en la estructura
de los monómeros y su
reactividad. (N3)
Relación entre las
propiedades de los
polímeros y su estructura
molecular. (N2)
|
A9. Busca información pertinente, la
analiza y sintetiza.
A10. Comunica en forma oral y escrita los
resultados de su investigación y sus
opiniones.
A11. Explica las reacciones de adición y
condensación para la formación de
polímeros. (N2)
A12. Clasifica a los polímeros por su
reacción y composición, en copolímeros y
homopolímeros. (N3)
A13. Maneja con destreza y precaución las
sustancias, el material y equipo de
laboratorio al experimentar.
A14. Explica que las propiedades de los
polímeros dependen de su estructura
molecular y de las condiciones de reacción
en que se lleva a cabo su síntesis. (N2)
A15. Señala las diferencias entre las
reacciones de adición y de condensación.
(N2)
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¿Cómo se obtienen los polímeros sintéticos?
(8 horas)
Investigación y elaboración de un resumen que dé respuesta a la
pregunta ¿cómo se obtienen los polímeros sintéticos? (A9, A10)
Con base en la información anterior, solicitar a los alumnos que
integrados en equipo, construyan el modelo tridimensional de un
segmento del polietileno a partir de cinco monómeros de etileno. Usar
material como unicel, palillos, plastilina, entre otros. Concluir que este
modelo representa un ejemplo de formación de polímeros por adición.
(A11)
Exposición del maestro, considerando como ejemplo el modelo anterior
y la investigación realizada, para explicar a los alumnos las diferencias
entre las reacciones de adición (incluir las etapas de iniciación,
propagación y terminación) y condensación para la obtención de
polímeros, así como las diferencias entre los copolímeros y los
homopolímeros. Destacar que los monómeros que participan en las
reacciones de condensación, tienen dos grupos funcionales. (A11, A12)
Pedir a los alumnos como trabajo extraclase, que dibujen en sus
libretas diferentes segmentos de polímeros, que los clasifiquen en
copolímeros u homopolímeros y señalen el tipo de reacción que se
realiza (adición o condensación). Construir los polímeros a partir de los
siguientes monómeros:
a) Cinco moléculas de etileno (polietileno)
b) Cinco moléculas de propileno (polipropileno)
c) Una molécula de estireno y tres moléculas de 1,3 butadieno (hule
sintético para llantas de automóvil)
d) Tres moléculas de ácido tereftálico y tres moléculas de etilén glicol,
alternado una molécula con otra (poliéster, también llamado
dacrón).
Analizar en forma grupal la actividad anterior.
(A10, A11, A12)
Obtención experimental de algún polímero de adición y otro de
condensación, seleccionar entre los menos contaminantes, por
ejemplo:
- Obtención de poliuretano a partir de isocianato y poliol (condensación)
- Obtención de polimetacrilato de metilo, utilizando metacrilato de
metilo, NaOH al 10% (para lavado de metacrilato) y peróxido comercial
al 20% o peróxido de benzoilo (adición)
- Obtención de látex a partir de resina poliéster y ácido acético glacial
(adición)
- Obtención de rayón, utilizando celulosa (algodón, papel filtro), NaOH al
15% y CS2 (condensación)
- Obtención de Nylon 6-10 con hexametilendiamina 0.5 M, cloruro de
sebacilo 0.2M en hexano, colorante para alimentos y alcohol
isopropílico o etanol (condensación).
Realizar el análisis grupal de las reacciones seleccionadas, para
establecer: a) cuál fue el monómero empleado, b) el o los grupos
funcionales que presenta el monómero, c) las condiciones de reacción
(mencionar las experimentales y las teóricas), d) si fue un proceso
exotérmico o endotérmico, e) las propiedades del polímero obtenido y f)
si se trata de una reacción de adición o condensación. Destacar que las
propiedades del polímero están determinadas por su estructura
molecular y las condiciones en las que se realizó su síntesis. Elaborar
un informe de la actividad experimental.
(A10, A11, A13, A14)
Solicitar a los alumnos que elaboren un cuadro comparativo en el que
señalen las diferencias y semejanzas entre las reacciones de adición y
condensación para la obtención de polímeros. (A15)
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Reacciones de obtención
de polímeros por adición y
condensación. (N2)
Clasificación de polímeros
en copolímeros y
homopolímeros. (N3)
Importancia de las
condiciones de reacción
en la obtención de
polímeros: catalizadores,
temperatura y presión.
(N2)
Dependencia de las
propiedades de los
polímeros de su estructura
molecular y de las
condiciones de reacción
en que se realiza su
síntesis. (N2)
|
A16. Comunica en forma oral y escrita los
resultados de su investigación y sus
opiniones.
A17. Maneja con destreza y precaución las
sustancias, el material y equipo de
laboratorio al experimentar.
A18. Clasifica a los polímeros por sus
propiedades en: reticulares y lineales, de
alta y baja densidad, termoplásticos y
termoestables. (N2)
A19. Busca información pertinente, la
analiza y sintetiza.
A20. Asocia las propiedades de los
polímeros termoplásticos y termoestables
con la estructura de sus moléculas. (N2)
A21. Señala que la presencia de átomos
diferentes al carbono e hidrógeno en las
moléculas de los polímeros, favorecen
uniones intermoleculares e
intramoleculares que influyen en las
propiedades del polímero. (N2)
A22. Valora el conocimiento químico que
permite diseñar materiales que respondan
a muy diversas necesidades.
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¿Por qué los polímeros tienen tan diversas propiedades?
(4 horas)
Nota: Por el tiempo que se requiere para obtener resultados, esta actividad
se iniciará al principio del curso y se harán observaciones durante él, será
analizada cuando se aborde la biodegradación de los polímeros.
Solicitar a los alumnos al inicio del semestre, que en un espacio
adecuado de su casa, jardín o macetas, seleccionen muestras de
polímeros de origen natural y sintético por duplicado, que una serie la
expongan a la intemperie y la otra la entierren y rieguen en lapsos
determinados de tiempo. Pedir que lleven un registro semanal de los
cambios observados en el transcurso del tiempo, que en su momento
se les solicitarán. (A16)
Una clase antes de empezar el estudio de este apartado, solicitar a los
estudiantes muestras del mayor número posible de materiales
formados por polímeros (plásticos, hules, telas sintéticas y de algodón,
papel, entre otros).
Solicitar a los alumnos que en equipo, determinen experimentalmente
algunas propiedades de los materiales que llevaron, tales como:
densidad, transparencia, resistencia al calor, elasticidad, dureza.
Elaborar el informe o un registro de la actividad mediante la V de
Gowin. (A17)
Analizar en grupo la actividad anterior, el profesor guiará la discusión
para señalar que de acuerdo a algunas de las propiedades de los
polímeros, estos se pueden clasificar de diferentes formas, por ejemplo,
reticulares y lineales, de alta y baja densidad, termoplásticos y
termoestables. Hacer énfasis en la resistencia al calor, la que se
relaciona con la característica de fusión, para clasificar a los polímeros
en termoplásticos y termoestables. (A18, A19)
Investigación documental sobre las propiedades y estructura de los
polímeros termoplásticos y termoestables. Análisis en grupo de la
información obtenida. Destacar las diferencias entre las propiedades y
estructura de los polímeros termoplásticos y termoestables. Señalar
que con frecuencia empleamos incorrectamente el término “plástico”
para referirnos a polímeros termoestables. Elaborar un cuadro
comparativo entre las propiedades de ambas clases de polímeros.
(A16, A18, A19, A20)
Presentar a los alumnos material didáctico con imágenes de
fragmentos de polímeros que contengan estructuras lineales,
ramificadas y de red; asociar la estructura de la molécula con las
propiedades del polímero en cuestión. Hacer énfasis en las
características de la estructura que determinan la flexibilidad, densidad,
resistencia a la tensión y a la temperatura, entre otras, y la importancia
de los átomos diferentes al carbono e hidrógeno presentes en la
molécula, que generan dipolos y favorecen uniones intermoleculares e
intramoleculares que influyen en las propiedades del polímero. (A18,
A20, A21)
Integrar la información obtenida en un cuadro comparativo en donde
establezcan la relación entre la estructura, las propiedades y los usos
de los polímeros estudiados. Concluir que las diversas propiedades de
los polímeros, dependen de la estructura de sus moléculas. (A19, A21)
Lectura y análisis del algún artículo reciente relacionado con el diseño
de polímeros. Destacar que el avance del conocimiento químico sobre
la relación que existe entre la estructura y las propiedades de las
sustancias, ha permitido diseñar materiales -entre ellos polímeros- que
responden a determinadas necesidades. (A22)
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Clasificación de los
polímeros de acuerdo a
sus propiedades en:
• reticulares y lineales
• de alta y baja densidad
• termoplásticos y
termoestables. (N2)
Relación entre la
estructura y las
propiedades de los
polímeros. (N2)
Importancia de los enlaces
intermoleculares e
intramoleculares en las
propiedades de los
polímeros. (N2)
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A23. Busca información pertinente, la
analiza y la sintetiza.
A24. Comunica en forma oral y escrita los
resultados de su investigación y sus
opiniones.
A25. Identifica los monómeros que
constituyen a los polímeros naturales
estudiados. (N3)
A26. Establece qué grupos funcionales y
tipos de enlace están presentes en las
moléculas de los polímeros naturales
estudiados. (N3)
A27. Señala la importancia del ADN en los
procesos biotecnológicos. (N2)
A28. Explica algunas características de los
polímeros naturales y sintéticos con
relación a su biodegradabilidad. (N2)
A29. Comunica en forma oral y escrita los
resultados de su investigación y sus
opiniones.
A30. Señala las similitudes y diferencias
entre polímeros naturales y sintéticos. (N2)
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¿Existen diferencias entre los polímeros naturales y los sintéticos?
(4 horas)
Investigación documental sobre la estructura y los monómeros que
constituyen a algunos polímeros naturales, y su función e importancia
en los seres vivos. Se sugiere seleccionar los siguientes polímeros
naturales y distribuir la búsqueda de información entre los diferentes
equipos:
- Polisacáridos: celulosa, almidón, glucógeno
- Proteínas: hemoglobina, insulina, caseína
- Ácidos nucleicos: ADN, ARN
Solicitar a los alumnos que elaboren láminas o acetatos con la
información obtenida sobre el polímero natural que les correspondió
investigar.
(A23, A24)
Presentar ante el grupo la información obtenida y, con la orientación del
profesor, identificar en las diversas estructuras:
- Los monómeros que constituyen a los polímeros naturales en
cuestión. Destacar en los polisacáridos la presencia de glúcidos y en
las proteínas de aminoácidos.
- Los grupos funcionales presentes en los monómeros de los
polisacáridos (hidroxilo, aldehído, cetona) y en las proteínas (amino y
carboxilo)
- Los tipos de enlace presentes en su estructura (destacar el enlace
peptídico para las proteínas y el glucosídico para los polisacáridos)
- Si se trata de un homopolímero o un copolímero
- El tipo de reacción química a partir de las cuales se obtienen.
Destacar que los polímeros naturales se obtienen por reacciones de
condensación.
Realizar un análisis general de la macromolécula del ADN y destacar la
gran importancia que tiene en las funciones celulares y en los nuevos
avances que se han realizado en el campo de la Biotecnología, en
particular de la Ingeniería Genética.
(A24, A25, A26, A27)
Investigación documental sobre las características que poseen los
polímeros naturales (celulosa, almidón, glucógeno, proteínas) y los
polímeros sintéticos (polietileno de alta y baja densidad, nylon, PVC,
polipropileno) con relación a su: biodegradabilidad, permanencia en la
naturaleza y contaminación del ambiente. Discusión grupal sobre la
información obtenida. (A23, A28)
Analizar los resultados obtenidos acerca de materiales que se
expusieron a la intemperie y los que fueron enterrados para comparar
la biodegradabilidad de los polímeros naturales y sintéticos. Obtener
conclusiones en forma grupal y elaborar el informe correspondiente.
(A28, A29)
De acuerdo a los resultados obtenidos tanto en la actividad
experimental como en la investigación documental, solicitar a los alumnos que elaboren un cuadro comparativo de las similitudes y
diferencias que observen entre los polímeros naturales y los polímeros
sintéticos previamente estudiados, que incluya los grupos funcionales
presentes, el tipo de reacción para su obtención, enlaces y
biodegradabilidad. Hacer énfasis en las razones por las que los
polímeros naturales y algunos sintéticos son biodegradables; destacar
los problemas ambientales ocasionados por los polímeros no
biodegradables. ( A28, A30)
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Polímeros naturales
(polisacáridos, proteínas y
ácidos nucleicos):
• Estructura
• monómeros que los
originan. (N3)
Grupos funcionales y
enlaces presentes en los
polímeros naturales:
polisacáridos, proteínas,
ADN y ARN. (N3)
Importancia del ADN en el
campo de la
Biotecnología. (N2)
Características comunes y
diferencias entre los
polímeros naturales y los
sintéticos, respecto a su:
• estructura
• biodegradabilidad
• contaminación del
ambiente. (N2)
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A31. Busca información pertinente, la
analiza y la sintetiza.
A32. Comunica sus opiniones y las
fundamenta.
A33. Valora el uso de los polímeros al
contrastar sus aplicaciones y su impacto en
el ambiente.
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¿Cuáles son los efectos socioeconómicos y ambientales de la
producción y uso de polímeros en México?
(2 horas)
Solicitar a los alumnos información sobre: a) los volúmenes de
producción de los polímeros y de sus materias primas (publicaciones o
página web del INEGI, en lo correspondiente a indicadores
económicos); b) procesos para el reciclaje y biodegradabilidad de
polímeros. (A31)
Discusión grupal para analizar:
- Las aportaciones sociales (importancia por sus múltiples
aplicaciones, generación de empleos) y económicas derivadas de la
producción y uso de los polímeros.
- El problema ambiental que representa la difícil biodegradabilidad de
muchos de los polímeros.
Concluir sobre las acciones que deben tomarse para evitar la
contaminación derivada de los polímeros. Señalar las investigaciones
que se están realizando para sintetizar un mayor número de polímeros
biodegradables o de polímeros que bajo ciertas condiciones reaccionen
produciendo el monómero que les dio origen.
(A32, A33)
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Impacto socioeconómico y
ambiental de la producción
y uso de polímeros. (N2)
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