Polímeros

Con el nombre de polímero, se define toda sustancia constituida por moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de umas, que se obtienen por la repetición de una o más unidades simples llamadas “monómeros”, las cuales se unen entre sí por enlaces covalentes. Forman largas cadenas que se pueden unir entre sí por fuerzas de Van der Waals o por puentes de hidrógeno.

Los monómeros son, por tanto sustancias químicas de bajo peso moléculas capaces de reaccionar consigo mismo o con otras sustancias para formar un polímero.

El grado de entrecruzamiento influye mucho más que la longitud de la cadena en las propiedades, pues se crea una estructura tridimensional con multitud de nuevos enlaces que le dan consistencia al polímero

Éstos se pueden clasificar según diversos criterios:

• Origen:

o Naturales: Caucho, polisacáridos, proteínas, etc.

o Artificiales: Plásticos, fibras textiles sintéticas, poliuretano, etc.

• Composición

o Homopolímeros: un solo monómero

o Heteropolímeros: varios polímeros. Si son dos se llaman copolímeros

• Estructura:

o Lineales: se forman cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de “ataque” (de unión), de modo que la polimerización ocurre en una sola dirección, pero en ambos sentidos. Por ejemplo Polietileno, kévlar, poliestireno.

o Ramificados: se forman debido a que, a diferencia del lineal, estos tiene 3 o más puntos de “ataque”, de tal forma que la polimerización ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio. Dentro de los polímeros ramificados encontramos 3: los con forma de estrella, de red y de dendritas. Un ejemplo es la baquelita, en la siguiente imagen se puede observar la formación tridimensional de este polímero.

Polimerización

Los dos métodos principales para la obtención de polímeros son la polimerización por adición y la polimerización por condensación. Las propiedades químicas de los polímeros son similares a las de sus moléculas pequeñas. Un grupo funcional unido a una cadena polímera reacciona generalmente en la misma forma que si estuviera presente en un monómero. No obstante, la rapidez con la que reaccionan los grupos funcionales unidos a las cadenas polímeras puede ser muy diferente.

• Polimerización de adición:

Los polímeros de adición se obtienen a partir de la adición rápida de una molécula a una cadena de polímeros en crecimiento, generalmente con un intermedio reactivo (catión, radical o anión) en el extremo de crecimiento de la cadena. A los polímeros de adición también se les conoce como polímeros de crecimiento de cadena, ya que el crecimiento generalmente se produce en el extremo de una cadena. Los monómeros generalmente son alquenos y la polimerización implica adiciones sucesivas a los dobles enlaces con pequeñas cantidades de iniciadores apropiados. En la siguiente tabla se representan algunos de los polímeros de adición más importantes.

• Polimerización radiaría

La polimerización radicaría se produce cuando se calienta un alqueno apropiado con un radical iniciador. Por ejemplo, el estireno polimeriza a poliestireno cuando se calienta a 100ºC en presencia de peróxido de benzoílo. Esta polimerización de crecimiento de cadena es una reacción radicalaria.

-Obtención del radical fenilo

-Mecanismo para la obtención del poliestireno.

Eventualmente la reacción en cadena se para, bien por el acoplamiento de dos cadenas o por la reacción con una impureza (como el oxígeno), o simplemente por el agotamiento del monómero.

• Polimerización catiónca

La polimerización catiónica se produce por un mecanismo similar al proceso de radicalario, excepto en que implica a carbocationes como intermediario, los cuales deben de ser relativamente estables. Catalizadores fuertemente ácidos se utilizan para iniciar la polimerización catiónica. El BF3 es un catalizador particularmente efectivo, que requiere una pequeña cantidad de agua o de metanol como co-catalizador.

Una diferencia importante entre la polimerización catiónica y radicalaria es que el proceso catiónico necesita un monómero que forme un carbocatión relativamente estable cuando reaccione con el extremo catiónico de la cadena en crecimiento. Algunos monómeros forman intermediarios más estables que otros, por ejemplo:

Polimerización aniónica

Tiene lugar a través de carbaniones como intermedios. La polimerización aniónica efectiva requiere un monómero que produzca un carbanión estabilizado cuando reaccione con el extremo de la cadena en crecimiento. Un buen monómero apara la polimerización aniónica debería contener al menos un grupo sustractor de electrones fuerte, como el grupo carbonilo, ciano o nitro.

La polimerización aniónica generalmente se inicia por la acción de un reactivo similar a un carbocatión fuerte, como un reactivo organometálico o un reactivo de Grignard. La adición conjugada del iniciador a la molécula de monómero inicia el crecimiento de la cadena. En las condiciones de polimerización, no hay ninguna fuente de protones disponible, por lo que hay muchas unidades de monómero que reaccionan antes de que el carbanión sea protonado. En las reacciones siguientes se representa una polimerización aniónica de acrilonitrilo, iniciada por butillitio, para dar lugar a Orlón.

Polimerización de condensación

Los polímeros de condensación se obtienen mediante la condensación (formación de enlaces con pérdida de una molécula pequeña) entre los monómeros. Las condensaciones más frecuentes implican la formación de amidas y ésteres. En una polimerización de condensación, cualquiera de las dos moléculas puede condensar para formar un dímero, los dímeros pueden condensar para formar tetrámeros y así sucesivamente, no necesitan estar en el extremo de la cadena. A los polímeros de condensación a veces se les denomina polímeros de crecimiento por etapas, ya que cualquier par de moléculas de monómero puede reaccionar dando lugar a un paso en la condensación.

Cada condensación es un paso individual en el crecimiento del polímero y no hay reacción en cadena. Los ejemplos más comunes son las poliamidas, poliésteres, policarbonatos y poliuretanos.

• -Poliamidas

Nylon es el nombre común de las poliamidas. Las poliamidas se obtienen a partir de reacciones entre diácidos y diaminas. La poliamida más frecuente es la denominada Nylon

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