Nanoquímica (propiedades fisicoquímicas no convencionales de los polímeros, catenanos y rotaxanos)

Instituto Tecnológico de Los Mochis[pic 1][pic 2][pic 3]

Ingeniería Electromecánica

Química General

Semestre I

        Tema:[pic 4]

                         Nanoquímica (propiedades fisicoquímicas no convencionales de los polímeros, catenanos y rotaxanos)

                        Integrantes:

                        López Cota Yesenia Sujey

                        Millán Valenzuela José Florencio

                        Torres Gastelum Daniel Alejandro

                        Acosta Pereida Jorge Alejandro

                        Quintero Frias Sabine Dayanne[pic 5]

                        Grupo: A11

                                  Docente: M.C Sonia Valdez Alcaraz

                                 Fecha de entrega:

                                 Lunes 28 de noviembre

Índice

Introducción…………………………………………………………………………Pág. 3

Marco teórico………………………………………………………………………..Pág. 4

Propiedades fisicoquímicas de polímeros catenanos y rotaxanos……………Pág. 5

• Polímeros…………………………………………………………………….Pág. 5
• Catenanos, Rotaxanos …………………………………………………….Pág. 6

Aplicaciones………………………………………………………………………....Pág. 7

Conclusiones………………………………………………………………………...Pág. 8

Bibliografía……………………………………………………………………………Pág. 9

Introducción

En esta investigación nos familiarizaremos con los conceptos de nanoquímica, polímeros, catenanos y rotaxanos, y las características tanto físicas como químicas que tienen estos componentes nano químicos, así como las aplicaciones que estos pueden tener en la industria.

Pero primero empecemos conceptualizando nanociencia: la nanociencia es la rama de la ciencia que estudia los fenómenos, propiedades y la manipulación de la materia a una escala nanométrica, generalmente comprendida entre los 0.1-100 nm. Su estudio se centra en el comportamiento y manipulación de los átomos, de las moléculas y macromoléculas que manifiestan diferentes propiedades a la de los materiales de mayores dimensiones.

Aquí es donde entra la rama de la nanociencia que estudiaremos, la Nanoquímica, que es la disciplina que estudia las características únicas de los conjuntos de átomos o de moléculas a un nivel donde las interacciones individuales y donde los efectos cuánticos pueden ser altamente significativos, lo que posibilita innovadoras formas de reacciones químicas.

El objetivo de esta rama de la nanociencia es la síntesis y manipulación química de nano-objetos que puedan ser aplicados en la construcción de nuevas nano-estructuras. Un ejemplo de nano-objetos son las nano-partículas.

Por lo que describiremos tanto los polímeros, rotaxanos y catenanos, mencionando sus características físicas, químicas y como impactan a la industria que nosotros como ingenieros electromecánicos manejaremos en un futuro no muy lejano.

Marco teórico

Antecedentes

Para empezar esta investigación debemos saber de antemano que son los polímeros, los polímeros son macromoléculas generalmente orgánicas, que se forman por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros (un ejemplo de monómero es el eteno CH2=CH2). Muchos han buscado formar sistemas moleculares en movimiento para generar trabajo y promete muchas aplicaciones.

Los polímeros presentan propiedades no convencionales (fundamentalmente propiedades eléctricas, ópticas o magnéticas) dentro de la nanotecnología los polímeros juegan un papel muy importante, ya que estos son conocidos como materiales moleculares, lo que hace que su manipulación a partir del método bottom-up sea más sencilla. Estas unidades moleculares pueden ser sintetizadas aisladamente y organizadas en algún tipo de fase en la que presenta propiedades no convencionales.

Los polímeros naturales, por ejemplo: la lana, la seda, la celulosa, etc., sean empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos, como un ejemplo el celuloide.

El primer Polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. Otros polímeros importantes se sintetizaron en años siguientes, por ejemplo, el poliestireno (PS) en 1911 o el poli (cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.

Los catenanos son una estructura molecular mecánicamente con bloque que consiste en dos o mas macrociclos entrelazados. Los anillos entrelazados no se pueden separar sin romper los enlaces covalentes de los macrociclos. Los catenanos se derivan del latín catena que significa “cadena”.

Los rotaxanos son estructuras macromoleculares mecánicamente entrelazados que consiste de una molécula en forma de “mancuerna que se inserta a través de un “macrociclo”. El nombre se deriva del latín rota (rueda) y axis (eje).

Breve conclusión

Estos polímeros se crean con macromoléculas con distintos elementos utilizados para su elaboración, pero responderemos las preguntas, ¿Qué son en realidad?, ¿Con que fin se crean estos polímeros?, ¿Qué características físico-químicas tienen estos polímeros?, ¿Qué usos tienen estos polímeros en la industria? Todas estas preguntas trataremos de responderlas en el transcurso de esta investigación documental.

Propiedades físico-químicas de los polímeros, catenanos y rotaxanos

Polímeros

Los polímeros como ya lo hemos mencionado son materiales moleculares y presentan propiedades no convencionales y que tienen aplicaciones muy diversas, como células solares, transistores orgánicos, fotodiodos, pantallas de teléfonos celulares y televisores de pequeño formato y blindajes electromagnéticos.

Los polímeros por sus propiedades específicas tienen usos especiales. Por ejemplo: los llamados metales sintéticos, que son polímeros conductores de la electricidad que no contienen átomos metálicos y son fabricados únicamente con carbono, nitrógeno e hidrógeno. Además de los sistemas multilaminares de dimensiones submicrométrico y nanométricas formadas por capas alteradas de dos o más polímeros conductores. 

Polímeros conductores de electricidad

Los polímeros que conducen electricidad, cuando se sintetizaron los primeros polímeros se creía que este tipo de materiales no conducían la corriente eléctrica, razón por la cual se utilizaban en la fabricación de cables eléctricos, contactos, etc.

Un polímero conductor consiste, en una cadena carbonada muy larga que presenta una conjugación muy extendida. Este tipo de estructura tiene la propiedad fundamental de poseer orbitales electrónicos sobre toda la estructura. Un electrón situado en uno de estos niveles estaría muy deslocalizado y tendría una gran libertad de movimiento de manera que sería posible conseguir la conducción de electricidad.

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