- Estructura de la baquelita
- formació
- Substitucions orto i per
- Tridimensionalitat de la xarxa
- propietats
- obtenció
- aplicacions
- referències
La baquelita és una resina polimèrica de fenol i formaldehid, la definició exacta i química és la d'un hidròxid de polioxibenciletilenglicol. El sorgiment i comercialització d'aquest material va pautar les albors de l'era de l'plàstic; va ocupar i va formar part de sens fins d'objectes casolans, cosmètics, elèctrics, i fins i tot bèl·lics.
El seu nom va provenir del seu inventor: el químic americà nascut a Bèlgica, Leo Baekeland, qui en 1907 va aconseguir la producció i perfeccionament d'aquest polímer; per després fundar el General Bakelite Company, el 1910. A del principi, mentre modificava les variables físiques implicades, la baquelita consistia d'un sòlid esponjós i fràgil de poc valor.
Telèfon retro fet amb el polímer baquelita. Font: Pexels.
Després de vuit anys de treball al laboratori, va aconseguir obtenir una baquelita prou sòlida i termoestable, amb un altor valor arran de les seves propietats. Va ser així que la baquelita va substituir a altres materials plàstics d'origen natural; havia nascut el primer polímer netament artificial.
Avui dia, però, ha estat substituïda per altres plàstics, i se li troba principalment en accessoris o objectes de el segle XX. Per exemple, el telèfon de la imatge superior està format per baquelita, a l'igual que molts objectes d'un color negre similar a aquest, o de colors ambre o blanc (assemblant-se en aparença a l'ivori).
Estructura de la baquelita
formació
Formació d'una estructura tipus xarxa tridimensional de polímer fenol-formaldehid, la baquelita. Font: maixé.
Definida la baquelita com una resina polimèrica de fenol i formaldehid, llavors les dues molècules han de conformar la seva estructura, unides covalentment d'alguna manera; en cas contrari, aquest polímer mai hagués manifestat les seves propietats característiques.
El fenol consisteix d'un grup OH enllaçat directament a un anell benzènic; mentre que el formaldehid, és una molècula d'O = CH 2 o CH 2 O (imatge superior). El fenol és ric en electrons, pel fet que l'OH, si bé atreu els electrons cap a si, també col·labora en la seva deslocalització per l'anell aromàtic.
A l'ésser ric en electrons, pot patir atacs d'un electròfil (espècie àvida d'electrons); com per exemple, la molècula de CH 2 O.
Depenent de si el medi és àcid (H +) o bàsic (OH -), l'atac pot ser electrofílic (el formaldehid ataca el fenol) o nucleofílic (el fenol ataca el formaldehid). Però a la fi, el CH 2 O substitueix a un H de l'fenol per esdevenir un grup metilol, -CH 2 OH; -CH 2 OH 2 + en medi àcid, o -CH 2 O - en medi bàsic.
Assumint medi àcid, el -CH 2 OH 2 + perd una molècula d'aigua a el mateix temps que passa l'atac electrofílic d'un segon anell fenòlic. Es forma llavors un pont metilè, -CH 2 - (de color blau a la imatge).
Substitucions orto i per
El pont metilè no uneix a dos anells fenòlics en posicions arbitràries. Si s'observa l'estructura, es podrà comprovar que les unions es troben en posicions adjacents i oposades a el grup OH; aquestes són, posicions orto i para, respectivament. Llavors, les substitucions o atacs a l'o des de l'anell fenòlic ocorren en aquestes posicions.
Tridimensionalitat de la xarxa
Recordant les hibridacions químiques, el carboni dels ponts metilénicos és sp 3; per tant, es tracta d'un tetraedre el qual s'ubica seus enllaços fora o per sota d'un mateix pla. En conseqüència, els anells no jeuen en un mateix pla, i les seves cares tenen diferents orientacions en l'espai:
Segment de l'estructura tridimensional de la baquelita. Font: Wikimedia Commons.
D'altra banda, quan les substitucions ocorren solament en posicions -orto, s'obté una cadena polimèrica. Però, a mesura que el polímer creix per les posicions -per, s'estableix una espècie de malla o xarxa tridimensional d'anells fenòlics.
Depenent de les condicions de l'procés, la xarxa pot adoptar una "morfologia inflada", indesitjable per a les propietats de l'plàstic. Com més compacta sigui, millor serà el seu acompliment com a material.
propietats
Tenint llavors a la baquelita com una xarxa d'anells fenòlics units per ponts metilénicos, es pot entendre el perquè de les seves propietats. Les principals s'esmenten a baix:
-És un polímer termoestable; és a dir, un cop solidificat no pot modelar per efecte de la calor, arribant fins i tot a endurir encara més.
-La seva massa molecular mitjana sol ser molt elevada, la qual cosa fa que les peces de baquelita resultin considerablement més pesades en comparació a la d'altres plàstics de la mateixa mida.
-Quan es frega i augmenta la seva temperatura, desprèn una característica olor a formaldehid (reconeixement organolèptic).
-Un cop modelat, i a l'tractar-se d'un plàstic termoestable, conserva la seva forma i resisteix l'efecte corrosiu de certs solvents, els increments de temperatura i les ratllades.
-És un pèssim conductor d'la calor i l'electricitat.
-Emite un so característic a l'colpejar-dues peces de baquelita, la qual cosa ajuda a identificar-la qualitativament.
-Recentment sintetitzada té consistència resinosa i és de color marró. Quan solidifica, adquireix diferents tonalitats de marró, fins ennegrir. Depenent de amb quina s'omple (asbest, fusta, paper, etc.) pot presentar colors que varien d'el blanc a el groc, marró o negre.
obtenció
Per obtenir la baquelita primerament es requereix d'un reactor on es barregin el fenol (pur o provinent de l'quitrà d'hulla) i una solució concentrada de formaldehid (a l'37%), mantenint una relació molar Fenol / Formaldehid igual a 1. Comença la reacció de polimerització via condensació (perquè s'allibera aigua, una molècula petita).
La barreja llavors s'escalfa amb agitació i en presència d'un catalitzador àcid (HCl, ZnCl 2, H 3 PO 4, etc.) o bàsic (NH 3). S'obté una resina de color marró a la qual se li afegeix més formaldehid i s'escalfa al voltant dels 150 ° C sota pressió.
Més tard, la resina es posa a refredar i solidificar dins d'un recipient o motlle, acompanyat a més de l'material de farciment (ja esmentats en l'apartat anterior), el qual afavorirà cert tipus de textura i colors desitjables.
aplicacions
Taulers de fusta plàstica. Font: VarunRajendran at English Wikipedia
La baquelita és el plàstic per antonomàsia de la primera meitat i mitjan el segle XX. Els telèfons, les caixes de comandament, les peces de l'escacs, la nansa de les portes dels vehicles, les fitxes de dòmino, les boles de billar; qualsevol objecte sotmès constantment a impactes o moviments lleus estan fets de baquelita.
Per ser un mal conductor de la calor i l'electricitat es va utilitzar com un plàstic aïllant en les caixes de circuits, com a component dels sistemes elèctrics de ràdios, bombetes, aeroplans, i de tota mena d'artefactes indispensables durant les guerres mundials.
La seva consistència sòlida va resultar prou atractiva per al disseny de caixes tallades i joieries. En matèria d'ornamentacions, quan es barreja la baquelita amb la fusta se li atorga a la segona una contextura plàstica, amb la qual s'han fabricat taulons o taules compostes per al recobriment dels pisos (imatge superior) i espais domèstics.
referències
- University Frederic II of Naples, Italy. (Sf). Phenol-Formaldehyde Resins. Recuperat de: whatischemistry.unina.it
- Isa Mary. (05 de abril del 2018). Archaeology and the age of plàstics Bakelite in the brody dump. Kale. Recuperat de: campusarch.msu.edu
- College of Science Chemical Education Division Groups. (2004). The Preparation of Bakelite. Purdue University. Recuperat de: chemed.chem.purdue.edu
- Bakelitegroup 62. (sf). Structure. Recuperat de: bakelitegroup62.wordpress.com
- Wikipedia. (2019). Bakelite. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Boyd Andy. (08 d'setembre de 2016). Leo Baekeland and Bakelite. Recuperat de: uh.edu
- NYU Tandon. (05 de desembre del 2017). Lights, Camera, Bakelite! The Office of Student Affairs Hosts a Fun and Informative Movie Night. Recuperat de: engineering.nyu.edu