1 MACROMOLÉCULAS Unidad 10

2 2 Contenidos (1). 1.– Tipos de polímeros según su procedencia, composición, estructura y comportamiento frente al calor.Tipos de polímeros 2.– Copolimeización 3.– Tipos de polímerización:Tipos de polímerización 3.1. Adición Condensación. 4.– Principales polímeros de adición: (Polietileno, PVC, poliestireno …)

3 3 Contenidos (2). 5.– Estructura molecular de los polímeros Polímerización cis-trans. Caucho Estereopolimerización. 6.– Tipos de polímeros de condensación: (politelienglicol, siliconas, baquelita, poliésteres, poliamidas (Nailon). 7.– Biopolímeros (Carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos.

4 4 Polímeros o macromoléculas Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes. Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas y por puentes covalentes.

5 5 Tipos de macromoléculas Naturales: –Caucho –Polisacáridos. Almidón. Celulosa. –Proteínas. –Ácidos nucleicos Artificiales: Plásticos Fibras textiles sintéticas Poliuretano Baquelita

6 6 Tipos de polímeros Según su composición:Según su composición: –Homopolímeros Un sólo monómero –Copolímeros Dos o más monómeros Según su estructura:Según su estructura: –Lineales –Ramificados Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios. Por su comportamiento ante el calor: Termoplásticos Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Termoestables Se endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces.

7 7 Polímeros según su naturaleza POLÍMEROS NATURALES (Celulosa, almidón) SINTÉTICOS PLÁSTICOS FIBRAS (Naylon, tergal) ELASTÓMEROS (Neopreno) TERMOPLÁSTICOS (Polietileno) TERMOESTABLES (Baquelita)

8 8 Propiedades de los polímeros sintéticos. Plásticos. –Termoplasticos: se moldean en caliente de forma repetida. –Termoestables: una vez moldeados en caliente, quedan rígidos y no pueden volver a ser moldeados. Fibras. –Se pueden tejer en hilos (seda). Elastómeros. –Tienen gran elasticidad por lo que pueden estirarse varias veces su longitud (caucho).

9 9 Tipos de copolimerización. Alternado AABBAABBAABB En bloque AABBAABBBAAA Al azar ABBABBAABABA Ramificado AA B B AA B B AAAAAAAA B B B B B B B B B B B B B

10 Tipos de polimerización. Adición.Adición. –La masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Condensación.Condensación. –Se pierde en cada unión de dos monómeros una molécula pequeña, por ejemplo agua. –Por tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.

11 Reacción de adición. Iniciación: CH 2 =CHCl + catalizador ·CH 2 –CHCl· Propagación o crecimiento: 2 ·CH 2 –CHCl··CH 2 –CHCl–CH 2 –CHCl· Terminación: –Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.

12 Polímeros de adición. MONÓMEROS –Eteno –Propeno –cloroeteno –tetraflúoreteno –propenonitrilo –butadieno –fenileteno –metacrilato de metilo –2-clorobutadieno POLÍMEROS Polietileno Polipropileno policloruro de vinilo teflón poliacrilonitrilo polibutadieno poliestireno polimetilmetacrilato neopreno

13 Estructura y usos de algunos polímeros de adición (1) MONÓMEROPOLÍMERO USOS PRINCIPALES CH 2 =CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 – Bolsas, botellas, juguetes... etileno polietileno CH 2 =CH–CH 3 –CH 2 –CH–CH 2 –CH– Películas, útiles de cocina, | | CH 3 CH 3 aislante eléctrico... propileno polipropileno CH 2 =CHCl –CH 2 –CHCl–CH 2 –CHCl– Ventanas, sillas, aislantes. cloruro de vinilopolicloruro de vinilo CH 2 =CH –CH 2 –CH–CH 2 –CH– Juguetes, embalajes estireno aislante térmico y acústico. poliestireno

14 Estructura y usos de algunos polímeros de adición (2) MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CF 2 =CF 2 –CF 2 –CF 2 –CF 2 –CF 2 – Antiadherente, aislante... tetraflúoretileno PTFE (teflón) CH 2 =CCl–CH=CH 2 –CH 2 –CCl=CH–CH 2 – Aislante térmico, 2-clorobutadienocloropreno o neopreno neumáticos... CH 2 =CH–CN –CH 2 –CH–CH 2 –CH– Tapicerías, alfombras | | CN CN tejidos... acrilonitrilo poliacrilonitrilo CH 3 CH 3 CH 3 Muebles, lentes y equipos | | | CH 2 =C–COOCH 3 –CH 2 –C—CH 2 —C— ópticos | | COOCH 3 COOCH 3 metacrilato de metilo PMM (plexiglás)

15 Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tiene una masa molecular media aproximada de UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra? CH 2 =CH–CH=CH 2 ·CH 2 –CH=CH–CH 2 · ·CH 2 –CH=CH–CH 2 –CH 2 –CH=CH–CH 2 · Masa molecular monómero: 4·12 + 6·1 = 54 UMA n = 10000/54 = 185

16 Polimerización cis–trans Monómero: CH 3 metil 1,3 butadieno | CH 2 =C–CH=CH 2 ( isopreno) Polímero : CH 3 H CH 3 H CH 3 H \ / \ / \ / C=C C=C C=C / \ / \ / \ –CH 2 CH 2 –CH 2 CH 2 –CH 2 CH 2 – Cis–isopreno (caucho natural)

17 Polimerización cis–trans CH 3 | CH 2 =C–CH=CH 2 metil 1,3 butadieno ( isopreno) –CH 2 H \ / C=C / \ CH 3 CH 2 –CH 2 H \ / C=C / \ CH 3 CH 2 –CH 2 H \ / C=C / \ Trans–isopreno CH 3 CH 2 –

18 Polímerización estereoespecífica. Atáctica CH 3 H H CH 3 CH 3 H CH 3 H H CH 3 H CH 3 H CH 3 CH 3 H Isotáctica CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH H CH H CH HCHH Sindiotáctica 3 H CH 3 3 H CH 3 3 H CH 3 3 HCH 3 Uso de estereocatalizadores (TiCl 4 )

19 Principales polímeros de condensación. Homopolímeros: –Polietilenglicol –Siliconas. Copolímeros: –Baquelitas. –Poliésteres. –Poliamidas.

20 Polímeros de condensación: Polietilenglicol. Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose puentes de oxígeno. CH 2 OH–CH 2 OHetanodiol (etilenglicol)   CH 2 OH–CH 2 –O–CH 2 –CH 2 OH + H 2 O ...–O–CH 2 –CH 2 –O–CH 2 –CH 2 –O... (polietilenglicol)

21 Polímeros de condensación: Siliconas Proceden de monómeros del tipo R 2 Si(OH) 2 Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter hidrofóbico. © Ed. Santillana. Química 2º Bachillerato.

22 Polímeros de condensación: La baquelita Se produce por copolimerización por condensación del fenol y el metanal. Se utiliza como cubierta en diferentes electrodomésticos, como televisores...

23 Polímeros de condensación: La baquelita OH OH C H 2 OH C H 2 OH CH 2 CH 2 C H 2 OH CH 2 CH 2 OH CH 2 OH C H 2 CH 2

24 Copolímeros de condensación: Poliésteres Se producen por sucesivas reacciones de esterificación (alcohol y ácido) Forman tejidos. El más conocido es el “tergal” formado por ácido tereftálico (ácido p-benceno dicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol). © Ed Santillana. Química 2º Bach.

25 Copolímeros de condensación: Poliamidas Se producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido y el amino con formación de amidas. Forman fibras muy resistentes. nailon 6,6La poliamida más conocida es el nailon 6,6 formado por la copolimerización del ácido adípico (ácido hexanodioico) y la 1,6-hexanodiamina © Ed Santillana. Química 2º Bach

26 Ejemplo: La siguientes reacciones son las de obtención de los polímeros: poliéster, neopreno y polietileno. a)  Identifique a cada uno de ellos. b) Justifique si son polímeros de adición o de condensación;. c) Nombre cada uno de los grupos funcionales que aparecen en sus moléculas. d)  ¿Dependen las propiedades de la longitud de la cadena? ¿Y del grado de entrecruzamiento? Cuestión Selectividad (Junio 94) I....CH 2 = CH 2 + CH 2 = CH 2...  –CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 – II. HOCH 2 –CH 2 OH +HOOC– –COOH  H 2 O + –CH 2 –CH 2 –OOC– –COO–CH 2 –CH 2 –OOC– –COO– III. CH 2 =CCl–CH=CH 2 + CH 2 =CCl–CH=CH ... –CH 2 –CCl=CH–CH 2 –CH 2 –CCl=CH–CH 2 –...

27 Solución a) I = Polietileno, II = poliéster, III = neopreno b) El polietileno y el neopreno son polímeros de adición pues la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la la delos correspondientes monómeros, mientras que el nailon es de condensación pues se elimina en cada unión una molécula de agua. c) = (doble enlace)  alqueno; –OH  hidroxilo (alcohol); –COOH  ácido carboxílico; –Cl  haluro (cloruro); –COOR (éster); fenilo  – d) El grado de entrecruzamiento influye mucho más que la longitud de la cadena en las propiedades pues crea estructura tridimensional con multitud de nuevos enlaces que le dan consistencia al polímero. Cuestión Selectividad (Junio 94)

28 Ejercicio: Dadas las siguientes estructuras poliméricas: policloruro de vinilo; teflón (tetrafluoretileno); cloropreno (neopreno); silicona y poliéster. (–CH 2 –CH–) n ; (–CH 2 –C=CH–CH 2 –) n ; (R–O–C–R–C–O–) n ;     Cl (I) Cl (II) O O (III) R F F    (–Si–O–) n ; (–C–C–) n    R (IV) F F (V) a) Asocie cada una de ellas con su nombre y escriba cuales son polímeros elastómeros y cuales termoplásticos. b) Enumerar, al menos un uso domestico o industrial de cada una de ellas. c) Señale al menos dos polímeros cuyo mecanismo de polimerización sea por adición. Cuestión Selectividad (Junio 97)

29 Solución a) I = policloruro de vinilo (termoplástico) II = cloropreno (elastómero) III = poliéster IV = silicona V = teflón. b) Tuberías neumáticos tejidos sellador antihumedad recubrimientos antiadherentes c)

30 Polímeros naturales Caucho. Polisacáridos. (Se forman por la condensación de la glucosa en sus dos estados ciclados α y β). –Almidón: por condensación dela “α-glucosa” –Celulosa: por condensación dela “β-glucosa” Proteínas. Se producen por la condensación de los aminoácidos formando dos estructuras: –“α-hélice”: Estructura espiral –“estructura β”: Estructura plana Ácidos nucleicos. Se producen por la condensación de nucleótidos.

31 Polisacáridos. Condensación de  glucosa (almidón) Condensación de  glucosa (celulosa) © Ed Santillana. Química 2º Bach.

32 Polipéptidos (proteínas) Estructura  © Ed Santillana. Química 2º Bach. Estructura β

33 Estructura de un polinucleótido © Ed Santillana. Química 2º Bach. Cada nucleótido se forma por la condensación de ácido fosfórico, un monosacárido (ribosa o desoxirribosa) y una base nitrogenada (citosina, guanina, adenina, timina o uracilo).

34 Estructura del ADN. Citosina (C)Guanina (G) Adenina (A)Timina (T) © Ed Santillana. Química 2º Bach.