El caucho esta compuesto de largas cadenas de polímero. Mientras que el caucho natural se forma a partir de poli (cis-isopreno), el caucho sintético se obtiene habitualmente a partir de una copolimerización de estireno y butadieno. Las cadenas de polímero se entrecruzan, en un proceso que se llama vulcanización, para evitar que se deslicen unas entre otras. La vulcanización transforma las cadenas lineales en una red tridimensional, uniendo entre si diversas cadenas mediante nudos, y el producto se conoce como elastómero.
Elasticidad del caucho
En ausencia de perturbaciones las cadenas de un elastómero se encuentran en conformación ovillo estadístico, pero si se aplica una fuerza exterior la muestra es capaz de aumentar su tamaño sin modificar los ángulos de valencia ni las longitudes de enlace sino simplemente pasando a conformaciones mas extendidas.
conformacion de ovillo estadístico
conformación estirada
( es decir, el caucho esta formado por moléculas largas capaces de estirarse o comprimirse al aplicar una fuerza externa,)
Cuando desaparece la fuerza exterior la cadena recupera su distribución de equilibrio, de modo que el proceso es reversible. La entropía es la magnitud fundamental en el proceso de estiramiento: cuando las cadenas se estiran disminuye su entropía, por lo que al cesar la fuerza de estiramiento las cadenas vuelven al estado inicial aumentando la entropía. En esto se basa la teoría de elasticidad de los cauchos.
Esto se puede comprobar fácilmente: cogemos la goma de de caucho por los extremos, la estiramos rápidamente todo lo posible teniéndola cerca de los labios o de la frente y la apoyamos rápidamente sobre la piel: notaremos que se ha calentado ligeramente (en este proceso se libera energía). Ahora, teniendo la banda de goma bien estirada y sin soltar los extremos, la acortamos rápidamente hasta su longitud original y apoyamos la banda sobre la piel: notaremos que se ha enfriado, porque al volver las moléculas a su situación original, estas absorben energía.
Variación de la elasticidad del caucho con la temperatura
Se puede estudiar fácilmente el comportamiento del caucho con la temperatura haciendo un sencillo experimento: sujetamos la goma de caucho por un extremo a un clavo en una pared y colgamos del otro extremo un objeto que mantenga la goma estirada. Con un lápiz marcamos de alguna manera la posición del extremo de la goma. Si ahora calentamos la goma con el aire caliente de un secador de pelo, comprobaremos que esta se a corta (al revés de lo que ocurre con los metales, que al calentarlos se dilatan).
Se puede explicar fácilmente: Cuando se calienta un material, sus moléculas se mueven cada vez más enérgicamente. Si sacudimos una cuerda en su parte media simulando la acción del calor, sus extremos se acercarán: la "molécula" se hace más corta. Eso explica porqué la goma se acorta al calentarse.
Caso práctico
El efecto de la variación de la elasticidad del caucho con la temperatura lo observamos en las ruedas de los coches; cuando durante un viaje largo comprobamos la presión de inflado del neumático, esta suele ser elevada ( y ojo!, no se debe modificar, es normal) La razón es que el caucho del neumático se contrae con el calor quedando menos volumen para el aire en su interior y por tanto la presión aumenta.
