Polimeros

Aprendizajes Esperados: Los alumnos serán capaces de:

1. Reconocer las estructuras de polímeros orgánicos y las unidades que intervienen en su formación.

2. Distinguen las diversas propiedades físicas de materiales poliméricos y comprenden sus aplicaciones en la elaboración de materiales de uso común.

3. Diferenciar entre polímeros naturales y sintéticos.

Parece difícil imaginar que existe alguna relación entre la clara de huevo, el papel, un envase de bebida desechable y el material genético de una célula. Pero si miramos con detención la estructura de las moléculas que conforman cada una de estas cosas, veremos que tienen rasgos comunes.

Todas estas moléculas poseen una masa molecular muy alta, mayor a 10000 unidades característica por lo cual se llaman macromoléculas (de macro=grande).

Están formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi siempre, un patrón determinado. Esta particularidad les confiere el nombre de Polímeros (del griego poly, muchos; menos, parte) es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de masa molecular bajo. La unidad de baja masa molecular es el Monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme en masa molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene, así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos.

Los polímeros pueden ser naturales o artificiales. Dentro de los naturales destacan la celulosa que origina fibras como el algodón, la madera de la que se fabrica el papel; la seda es una poliamida que se extrae del capullo del gusano de seda (Bombix mori); la lana; la proteína del pelo de las ovejas, el látex; los polisacáridos; las proteínas; ácidos nucleicos, etc. Los tres últimos polímeros naturales cumplen funciones biológicas de extraordinaria importancia en los seres vivos y por eso, algunos científicos los denominan Biopolímeros.

Sin embargo, la mayor parte de los polímeros empleados en la vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas (ej. Envases de bebidas desechables, teclado de la computadora, bolsas de compras, etc), que se obtienen como subproducto de la industria del Petróleo.

Entre los polímeros naturales y sintéticos no hay grandes diferencias estructurales, ambos están formados por monómeros que se repiten a lo largo de toda la cadena. Los polímeros sintéticos y algunos naturales, como los polisacáridos, están formados por uno o dos monómeros iguales. Los ácidos nucleicos y en especial las proteínas, poseen monómeros con una estructura general similar pero no igual y es justamente aquí donde reside la diversidad de la vida.

A elevadas temperaturas, los polímeros se vuelven líquidos viscosos en los que las cadenas están constantemente en movimiento cambiando su forma y deslizándose una sobre otras.

A bajas temperaturas, el mismo polímero se torna duro, rígido y frágil. El polímero puede solidificarse formando un sólido amorfo o uno cristalino. Los polímeros con fuertes irregularidades en su estructura tienden a formar sólidos amorfos, aquellos con cadenas muy simétricas tienden a cristalizar parcialmente.

Cuando los monómeros se unen para ir conformando polímeros pueden dar origen a diferentes formas de polímeros.

Los polímeros se clasifican según su forma en Lineales y Ramificados. Entre los ramificados se encuentran los polímeros con forma de redes, estrellas y dendritas.

Los polímeros se clasifican de acuerdo a la forma de obtención en:

a) Polímeros de adición

b) Polímeros de condensación

c) Copolimeros

REACCIONES DE POLIMERIZACION (Polimerización: es el proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un catalizador (enzimas en los polímeros naturales), se unen varias moléculas de un compuesto generalmente de carácter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones y de propiedades distintas, llamadas macromoléculas o polímeros).

Polimerización por Adición: Son aquellos que se obtienen de monómeros que poseen al menos un enlace doble y son derivados del etileno, CH2=CH2.

En la polimerización por adición, las unidades de construcción o monómeros se adicionan unas a otras de tal manera que el producto polimérico contiene a todos los átomos de los monómeros iniciales. Para lograr esto es necesario que el monómero inicial presente por lo menos una instauración. La adición de los monómeros cuando estos son anillos ocurre por apertura de estos.

Hay muchos polímeros de adición y además muy conocidos. Casi la mayoría de ellos se obtienen a partir de monómeros derivados del etileno, en los cuales uno o más átomos de hidrógeno han sido reemplazados por otro átomo o grupo.

Son polímeros de adición: Polietileno, Polipropileno, Poliestireno, Cloruro de polivinilo (PVC), Cloruro de polivinilideno (sarán), Politetrafluoroetileno (teflón), poliacrilonitrilo (orlón, acrilán), acetato de polivinilo, polimetacrilato de metilo (plexiglás)

Polimerización por Condensación: En esta polimerización, un único monómero al enlazarse, lo hace liberando agua generalmente o alcohol. Se emplea en la formación de Poliésteres, Poliuretano, Poliamidas, Poliéteres, dracón, baquelita, Glucógeno, Almidón, Proteínas y Celulosa, Fibras textiles (Nylon). También son polímeros de condensación, policarbonatos, poliuretanos, resinas epóxicas

Policondensación: es el procedimiento común para la fabricación de resinas solidificables como resina fenólicas

Otro procedimiento es la esterificación, por una parte, de productos preliminares, con varios grupos alcohólicos y por la otra con varios grupos ácidos (resinas alquidicas, poliésteres no saturados)

En la policondensación se asocian distintas moléculas que poseen grupos reactivos en varias posiciones, relizándose el proceso con separación de agua, amoníaco u otras sustancias volátiles.

NC6H12O6 → (C6H22O11)n + H2O

Β- glucosa celulosa (polímero de condensación)

(Monómero)

Copolimeros:

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