Los Polímeros Por: Carolina Urrutia. Colegio The Angel´s School. Química 4º medio Los Polímeros Por: Carolina Urrutia.

Polímeros naturales y sintéticos Todas estas moléculas poseen una masa molecular muy alta,, característica por la 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, donde cada unidad se conoce como monómero. los términos polímero y macromolécula se usan para designar las mismas estructuras químicas.

Los polímeros naturales En la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polímeros. Algunos se conocen desde la antigüedad, tales como el algodón, la seda y el caucho. Los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos son polímeros naturales que cumplen funciones biológicas de extraordinaria importancia en los seres vivos y por eso se llaman biopolímeros. Los polímeros naturales son aquellos que proceden de los seres vivos.

Los polímeros sintéticos Muchos de los materiales que utilizamos están hechos de polímeros sintéticos, es decir, macromoléculas creadas artificialmente en un laboratorio o en la industria. El polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las zapatillas y el rayón de una prenda de vestir son polímeros sintéticos. Los polímeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio. 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.

UN POCO DE HISTORIA… 1844. LUIS M CHARDONNET obtiene la primera fibra artificial a partir de celulosa parcialmente nitrada 1869. JOHN HYATT obtiene el celuloide, tomando como base la celulosa nitrada 1941. 1ª GUERRA MUNDIAL, se comienza a producir caucho sintético 1939 – 1945 en EEUU se desarrolla un sustituto sintético del caucho natural 1950 – 1960 KARL ZIEGLER Y GIULIO NATTA, desarrollaron catalizadores heterogéneos para la estéreo selectividad de la polimerización (premio nobel 1963)

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial,

Homopolímeros y copolímeros. De acuerdo al tipo de monómeros que forman la cadena, los polímeros se clasifican en: homopolímeros y copolímeros. Homopolímeros. Son macromoléculas formadas por la repetición de unidades monómeras idénticas. La celulosa y el caucho son homopolímeros naturales. El polietileno y el PVC son homopolímeros sintéticos. Copolímeros. Son macromoléculas constituidas por dos o más unidades monómeras distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita, uno sintético.

Los copolímeros más comunes están formados por dos monómeros diferentes que pueden formar cuatro combinaciones distintas.

El puntapié inicial en la síntesis de polímeros fue en 1869, con la obtención de un nuevo material a partir de la celulosa: el celuloide, y con ello, el nacimiento del cine. Años más tarde, el descubrimiento de la estructura de la seda, un polímero natural, permitió comprender sus asombrosas propiedades y poder sintetizar la seda artificial, a la que se llamó nylon.

Polimerización: síntesis de polímeros Es un proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto generalmente de carácter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones, moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas macromoléculas o polímeros. Tipos de Reacciones de Polimerización adición y condensación. En las polimerizaciones de adición, todos los átomos de monómero se convierten en partes del polímero. En las reacciones de condensación algunos de los átomos del monómero no forman parte del polímero, sino que son liberados como H2O, CO2, ROH, etc.

Polímeros de adición Se forman por la unión sucesiva de monómeros, que tienen uno o más enlaces dobles y triples. Son reacciones en las que enlaces múltiples se transforman en enlaces sencillos. Pueden ser reacciones de adición a  enlaces carbono–carbono dobles (C=C) o  triples (C Ξ C), a grupos carbonilo (C=O) o  a  grupos nitrilo (C Ξ N). Etapas: Iniciación, en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador; Propagación, en la que la cadena comienza a alargarse por repetición del monómero Terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.

Polímeros de adición Reacciones de polimerización. Una reacción de polimerización de un alqueno puede ser considerada como una reacción de autoadición (CH2–CH2)x

Reacción de iniciación Ataca al doble enlace Propagación

Reacciones de terminación Combinación Desproporción

Polímeros de adición

Polímeros de condensación El polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero. Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas en estos fines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña.

Polímeros de condensación

Polímeros de adición: el polipropileno El polipropileno es una sustancia parecida al caucho. Se emplea para fabricar recipientes para microondas y alfombras artificiales.

Polímeros de adición: el polietileno Una de las aplicaciones del polietileno es la protección de cultivos en invernaderos.

Polímeros de condensación: el polietilentereftalato El caucho sintético es un material impermeable, elástico y tenaz; se utiliza para fabricar neumáticos, tuberías y aislantes.

CLASIFICACIONES Según sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en: Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

CLASIFICACIONES Según su comportamiento al elevar su temperatura Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros: Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura. La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la clasificación elastómeros

Codificando los polímeros Con el propósito de conocer los distintos polímeros y favorecer su clasificación, se ha difundido entre los fabricantes un código de identificación internacional. El sistema identifica solamente los seis 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 triángulo con flechas, indicando así que el material es reciclable.

Estructura y propiedades de los Polímeros Los polímeros se clasifican según su forma en lineales y ramificados. Un polímero lineal se forma cuando el monómero que lo origina tiene dos puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos. Un polímero ramificado se forma porque el monómero que lo origina posee tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre tridimensionalmente, en las tres direcciones del espacio.

Propiedades y usos de los polímeros Estas características se llaman propiedades mecánicas y las más importantes son: resistencia, dureza y elongación. La capacidad de resistencia es la medida de cuánta tensión se necesita para romper un polímero. Dureza de un polímero. Los polímeros pueden ser rígidos, como el poliestireno, o flexibles, como el polietileno y el polipropileno. Los primeros tienden a ser resistentes, prácticamente no sufren deformación, pero no son duros, se quiebran con facilidad. Los segundos, soportan muy bien la deformación y no se rompen fácilmente. El poliisopreno es un polímero de estructura ramificada, también llamado elastómero porque es un material que puede estirarse con gran facilidad. La elongación es el cambio de forma que experimenta un polímero cuando se le somete a tensión, es decir, cuánto es capaz de estirarse sin romperse.