MACROMOLÉCULAS Unidad 10

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.

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

Tipos de polímeros Según su composición: Homopolímeros Un sólo monómero Copolímeros Dos o más monómeros 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.

Polímeros según su naturaleza

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).

Tipos de polimerización. Adición. La masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. 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.

Reacción de adición. Iniciación: Propagación o crecimiento: CH2=CHCl + catalizador ·CH2–CHCl· Propagación o crecimiento: 2 ·CH2–CHCl· ·CH2–CHCl–CH2–CHCl· Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.

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

Estructura y usos de algunos polímeros de adición (1) MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CH2=CH2 –CH2–CH2–CH2–CH2– Bolsas, botellas, juguetes... etileno polietileno CH2=CH–CH3 –CH2–CH–CH2–CH– Películas, útiles de cocina, | | CH3 CH3 aislante eléctrico... propileno polipropileno CH2=CHCl –CH2–CHCl–CH2–CHCl– Ventanas, sillas, aislantes. cloruro de vinilo policloruro de vinilo CH2=CH –CH2–CH–CH2–CH– Juguetes, embalajes estireno aislante térmico y acústico. poliestireno

Estructura y usos de algunos polímeros de adición (2) MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CF2=CF2 –CF2–CF2–CF2–CF2– Antiadherente, aislante... tetraflúoretileno PTFE (teflón) CH2=CCl–CH=CH2 –CH2–CCl=CH–CH2– Aislante térmico, 2-clorobutadieno cloropreno o neopreno neumáticos... CH2=CH–CN –CH2–CH–CH2–CH– Tapicerías, alfombras | | CN CN tejidos... acrilonitrilo poliacrilonitrilo CH3 CH3 CH3 Muebles, lentes y equipos | | | CH2=C–COOCH3 –CH2–C—CH2—C— ópticos | | COOCH3 COOCH3 metacrilato de metilo PMM (plexiglás)

Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tiene una masa molecular media aproximada de 10000 UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra? CH2=CH–CH=CH2 ·CH2–CH=CH–CH2· ·CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH=CH–CH2· Masa molecular monómero: 4·12 + 6·1 = 54 UMA n = 10000/54 = 185

Polimerización cis–trans Monómero: CH3 metil 1,3 butadieno | CH2=C–CH=CH2 (isopreno)  Polímero: CH3 H CH3 H CH3 H \ / \ / \ / C=C C=C C=C / \ / \ / \ –CH2 CH2–CH2 CH2–CH2 CH2– Cis–isopreno (caucho natural)

Polimerización cis–trans CH3 | CH2=C–CH=CH2 metil 1,3 butadieno (isopreno)  –CH2 H \ / C=C / \ CH3 CH2–CH2 H \ / C=C / \ CH3 CH2–CH2 H \ / C=C / \ Trans–isopreno CH3 CH2–

Polímerización estereoespecífica. Atáctica C H 3 Isotáctica C H 3 Uso de estereocatalizadores (TiCl4) C H Sindiotáctica 3

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

Polímeros de condensación: Polietilenglicol. Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose puentes de oxígeno. CH2OH–CH2OH etanodiol (etilenglicol)  CH2OH–CH2–O–CH2–CH2OH + H2O  ...–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O... (polietilenglicol)

Polímeros de condensación: Siliconas Proceden de monómeros del tipo R2Si(OH)2 Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter hidrofóbico. © Ed. Santillana. Química 2º Bachillerato.

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...

Polímeros de condensación: La baquelita H C 2 O H C 2

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.

Copolímeros de condensación: Poliamidas Se producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido y el amino con formación de amidas. Forman fibras muy resistentes. La 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

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.

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

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

Estructura de un polinucleótido 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). © Ed Santillana. Química 2º Bach.

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