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POLIMEROS
Son macromoléculas formadas por unidades pequeñas
denominadas monómeros, que se repiten generalmente
según un patrón.
Estas macromoléculas están presentes en nuestra vida
diaria, como por ejemplo, en los envases de plástico, en
a clara de huevo, celulosa, ácidos nucleicos, algodón,
proteínas, caucho, poliéster, polietileno, etc.
Los polímeros se forman por reacciones de polimerización,
los que pueden ser por adición y condensación
CLASIFICACIÓN DE LOS POLIMEROS
Se clasifican según tres criterios:
1.- Según su origen:
a) POLIMEROS NATURALES: Corresponden a aquellos
presentes en la naturaleza, entre los cuales se
encuentran los biopolímeros ( carbohidratos, proteínas,
ácidos nucleicos), cumplen funciones biológicas.
b) POLIMEROS SINTETICOS: son macromoléculas
elaboradas a través de procesos químicos en laboratorios
o en industrias para usos específicos, a partir de
diferentes materias primas.
2.- Según estructura de la cadena: forma en que se unen
los monómeros
a) Lineal: los monómeros se unen en dos puntos
unidireccionalmente
b) Ramificada: los monómeros se unen en tres o mas
zonas, en dos o mas sentidos
c) Entrecruzados: los monómeros se unen
transversalmente en varias posiciones
3.- Según la composición de la cadena:
1.- HOMOPOLÍMEROS: formadas por la repetición de un
mismo monómero
2.- COPOLIMEROS: formadas por dos o más unidades
monoméricas
Los copolímeros pueden formar 4 combinaciones distintas:
POLÍMEROS SINTÉTICOS
.Alcanzan tal importancia, que actualmente nuestra vida es
difícil de imaginarla sin ellos, ya que están presentes por
ejemplo, en los textiles para vestimenta y cortinaje, en
zapatos, en juguetes, en repuestos de automóviles, en
materiales para construcción, en el hule, el cuero
sintético, en utensilio de cocina, etc.
Muchas de las propiedades de los polímeros dependen de
su estructura.
- Un material blando y moldeable tiene una estructura
lineal con cadenas unidas mediante fuerzas débiles
- Un material rígido y frágil tiene una estructura ramificada
- Un polímero duro y resistente posee cadenas lineales
con fuertes interacciones entre las cadenas
¿ Qué tipo de polímero está presente en la bolsa de
plástico que usamos a diario?
Y ¿Cuál en la carcasa de los computadores?
PROPIEDADES GENERALES DE LOS POLIMEROS
• Bajo costo de producción
• Alta relación resistencia mecánica/ densidad, lo que
permite reemplazar algunos metales en variadas
aplicaciones, como en las piezas de automóviles
• Alta resistencia al ataque químico y, como consecuencia,
a la corrosión, lo que permite emplearlo, por ejemplo, en
el almacenaje de ácido y bases, reemplazando los
envases de vidrio
• Constante dieléctrica elevada, lo que posibilita que sean
utilizadas como elementos aislantes térmicos y eléctricos.
PROPIEDADES MECANICAS:
¿cómo definirías las siguientes propiedades, resistencia,
dureza y elongación?
1.- RESISTENCIA: capacidad que les permite a los
polímeros soportar la presión ejercida sobre ellos sin
alterar su estructura, es decir, son resistentes a la
compresión y al estiramiento. Por ejemplo los
policarbonatos de los techos de terraza.
2.- DUREZA:
Capacidad de oposición que presentan los polímeros a
romperse. Ejemplo el polietileno
ELONGACION: corresponde al cambio de forma que
experimenta un polímero cuando se le somete a tensión
externa, es decir, cuánto es capaz de estirarse sin
romperse. Los elastómeros pueden estirarse hasta 1000
veces su tamaño original y volver a su longitud sin
romperse. Ejemplo: pelotas de golf, están rodeados de
una capa de material duro y rígido.
PROPIEDADES FISICAS:
1.- FIBRAS:
Hebras ordenadas en una dirección determinada, formada
por hilos muy resistentes. Se producen cuando el
polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de
tamaño pequeño de una matriz adecuada y se aplica un
estiramiento. Presentan alta elasticidad, permite
confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen
estables. Ejemplo: poliamidas y poliéster.
2.- ELASTÓMEROS:
Polímeros con cadenas con orientación irregular, las que al
estirarse se extienden en el sentido de la fuerza
aplicada. Presentan fuerzas intermoleculares débiles
para mantener la orientación ejercida por la fuerza, razón
por la cual vuelven a su forma original. Tienen la
propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a
deformación por tensión. Ejemplo: el caucho sintético y
el neopreno
3.- PLÁSTICOS:
Polímeros que presentan propiedades intermedias entre las
fibras y los elastómeros, no presentan un punto de fusión
fijo, lo que les permite ser moldeados y adaptados a
diferentes formas, ya que poseen, a ciertas temperaturas,
propiedades de elasticidad y flexibilidad.
PROPIEDADES EN RELACIÓN A SU
COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR
1.- TERMOPLÁSTICOS:
Se caracterizan porque sus cadenas ( lineales o
ramificadas) no están unidas, Las fuerzas
intermoleculares entre sus cadenas se debilitan al
aumentar la temperatura, reblandeciéndose. En
cambio, a temperatura ambiente son rígidos. Por lo que
es posible calentarlos para fundirlos y moldearlos. (No
hay cambios significativos en sus propiedades) Son
reciclables. Ejemplo: polietileno, nailon, poliestireno.
2.- TERMOESTABLES:
Polímeros cuyas cadenas están interconectadas por medio
de ramificaciones más cortas que las cadenas
principales, siendo el calor el responsable del
entrecruzamiento y le da una forma permanente, por lo
cual, no se pueden volver a procesar. Son materiales
rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez
moldeados, no pueden volver a cambiar su forma, ya que
no se ablandan cuando se calientan. Al ser calentados se
descomponen químicamente en ves de fluir, por ello no
son reciclables. Ejemplo: resinas de melamina,
baquelita, policloruro de vinilo.
FORMACIÓN DE POLIMEROS
¿Cuál es el monómero? ¿Cómo puedes identificarlo?
POLIMERIZACIÓN: SÍNTESIS DE POLÍMEROS
La polimerización puede llevarse a cabo por adición
o por condensación
1.- POLÍMEROS DE ADICIÓN:
Se forman por la unión sucesiva de monómeros a una
cadena que tienen uno o más enlaces dobles o
triples. No se pierden átomos o grupos en el
proceso.
Se distinguen tres pasos fundamentales:
- Iniciación: participa como reactivo la molécula
denominada “iniciador”
- Propagación: La cadena comienza a alargarse por
repetición del monómero
- Terminación: se interrumpe la propagación, se
extingue el proceso de crecimiento de la cadena y
se obtiene un polímero determinado.
Los polímeros por adición pueden lograrse por distintos
procesos, según el tipo de reactivo que emplee
- Polimerización catiónica
- Polimerización aniónica
- Polimerización por radicales libres ( radicalaria)
POLIMERIZACION CATIONICA
1.- Iniciación: Ocurre por el ataque de un catión sobre el
doble enlace de un alqueno, que posee sustituyentes
dadores de electrones y finalmente se une a los átomos
de carbono de la cadena y forma un ión carbonio o
carbocatión.
2.- Propagación: el carbatión ataca el doble enlace de otra
molécula y forma un nuevo carbonio, lo que permite que
el polímero se propague o “crezca”.
3.- Terminación: la cadena dejara de crecer cuando el
anión se una a la cadena debido a la ausencia de otras
moléculas del monómero original, terminando con el
“crecimiento” de la cadena polimérica.
POLIMERIZACIÓN ANIÓNICA
Ocurre por el ataque de un anión sobre el doble enlace de
un alqueno que posee sustituyentes capaces de atraer
electrones.
1.- Iniciación: el anión ataca el doble enlace de la
molécula, formando un anión.
2.- Propagación: el anión formado reacciona sobre la
cadena de monómeros, dando paso a una nueva
ruptura de enlace doble y unión a la cadena, que se
extiende o propaga.
3.- Terminación: la cadena dejara de creer , obteniéndose
el polímero
POLIMERIZACIÓN RADICALARIA
Transcurre cuando los intermediarios se forman en una
reacción por ruptura hemolítica (ruptura de un enlace
químico en el que cada átomo participante del enlace retiene
un electrón del par que constituía la unión)
y no tiene carga.
1.- Iniciación: El radical libre “R” puede provenir de la
descomposición de cualquier compuesto orgánico. Este
radical actúa como iniciador de la reacción “atacando”
el enlace doble
2.- Propagación: El radical formado reacciona con otra
molécula y el proceso se repote “n” veces para ir
alargando la cadena, es decir, propagándose.
3.- Terminación:
Se produce cuando alguna sustancia destruye los
radicales libres dando lugar al polímero.
Polímeros de condensación:
En esta reacción, dos monómeros reaccionan para formar un dímero,
que a su vez puede seguir reaccionando con otras moléculas por
ambos extremos, alargando así indefinidamente la cadena del
polímero.
Este mecanismo de obtención de polímeros sintéticos puede ilustrarse
con los siguientes ejemplos:
1.- Poliamidas:( nylon)
Se obtienen por condensación entre aminas y ácidos carboxílicos. De
amplio uso en válvulas de aerosoles, fibras textiles para tapices,
jeringas, sacadores de pelo, medias, etc.
2.- Poliésteres:
Son polímeros en los que en cada unidad polimérica
se encuentra la función éster. Se pueden formar por
la condensación directa entre diácidos y dialcoholes
o por transesterificación entre diésteres y
dialcoholes. Se utiliza para la fabricación de
envases para alimentos, botellas de aceite, bebidas
gaseosas y como fibra ( dacrón) para la confección
de ropa.
3.- Policarbonatos:
Es un poliéster formado por la condensación de
carbonato de difenilo y un derivado fenólico. Es un
polímero traslúcido, que por su gran resistencia al
impacto se aplica en techos , terrazas, lavaderos,
lentes y cascos de seguridad.
4.- Resinas epoxídicas:
Se utilizan para el recubrimiento de superficies ya que
son polímeros inertes y de gran dureza. Se
preparan de forma similar a los policarbonatos.
5.- Poliuretanos:
Son polímeros formados por grupos carbonilos unidos
al oxígeno de un grupo y/o a un grupo amino. Se
usa habitualmente en la fabricación de fibras
elásticas, en forma de espuma y como elastómero
en zapatillas de competencia, el que se usa como
aislante térmico en recipientes, tuberías y en
aparatos domésticos como refrigeradores y
congeladores.
6.- Siliconas:
Son polímeros de condensación de bajo peso
molecular y fundamentalmente inorgánicos, porque
en la cadena principal poseen átomos de silicio en
vez de átomos de carbono. Dos moléculas de
dihidroxisilano reaccionan entre sí para producir
una molécula con enlace Si – O – Si. Esta molécula
puede reaccionar de nuevo hasta producir una
macromolécula llamada silicona.
Se utilizan como lubricantes, selladores,
impermeabilizantes en automóviles y en tejidos.
A QUÉ LLAMAMOS PLÁSTICOS
Llamamos plásticos a materiales con los que se
fabrican objetos tales como vasijas, juguetes o
bolsas, pero no llamamos plásticos a otros
materiales, como la “espuma” utilizada en
colchones o las láminas de corcho que también lo
son.
En el sentido amplio, la palabra plástico describe a
todo material capaz de ser moldeado, que se
deforma ante la aplicación de fuerzas relativamente
débiles a temperaturas moderadas.
En el sentido más limitado, los plásticos son
polímeros sintéticos que pueden ser moldeados en
alguna de las fases de su elaboración.
TERMOPLÁSTICOS DE USO COTIDIANO
Los termoplásticos o simplemente plásticos son
polímeros que pueden fundirse o moldearse varias
veces sin que cambien y sin que experimenten
descomposición. Entre ellos están el polietileno y
el poliestireno.
El etileno es la materia prima de estos plásticos.
El etileno puede polimerizarse por adición
obteniéndose e polietileno.
El polietileno es un polímero de cristalinidad baja,
contiene de 100 a 1000 unidades del monómero.
Es un material traslucido y resistente frente al
ataque de los productos químicos. Se utiliza en la
elaboración de envases, implementos de escritorio,
juguetes y bolsas para compras.
Si en la molécula de etileno se remplaza uno de los
átomos de hidrógeno por un anillo de benceno se
obtiene una molécula de estireno.
El estireno puede polimerizarse por adición para
obtener poliestireno.
El poliestireno es un polímero inalterable a la
humedad y aislante de la corriente eléctrica. En
forma de espuma, se utiliza para fabricar embalajes
y aislamientos. En su variedad transparente se usa
para fabricar lentes.
LAS FIBRAS TEXTILES
Son polímeros que tienen la propiedad de formar hilos
que se estiran bastante sin romperse y pueden
usarse par hilara y hacer tejidos con los que se
confeccionan diversas prendas de vestir. En este
grupo están las fibras naturales, como la seda, la
lana o el algodón y fibras sintéticas como las
poliamidas y poliésteres.
Una de las poliamidas más conocidas es el nylon, que
se emplea en la elaboración de fibras muy
resistentes a la tracción. Es un polímero de
condensación, que se obtiene por la polimerización
de un ácido dicarboxilico y una diamina.
Los poliésteres se forman de manera similar a las
poliamidas, condensando un ácido con un éster.
Un caso típico es el tergal, que se obtiene por la
polimerización del ácido terftálico y el etanodiol
El tergal se emplea en la elaboración de fibras de
resistencia relativamente alta. Los tejidos de tergal
se caracterizan por ser inarrugables.
CODIFICANDO LOS POLÍMEROS
Código de identificación internacional. El sistema
identifica solamente los 6 polímeros más usados
que corresponden a los que se emplean en la
fabricación de casi todos los productos conocidos.
Se los identifica con un número dentro de un
triangulo con flechas, indicando así que l material
es reciclable.