Polimeros

POLIMEROS

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

TIPOS DE POLIMEROS

Clasificación química:

Los polímeros pueden formarse a partir de una (homopolímero) o más moléculas (copolímero). Se pueden dividir los polímeros lineales también por la estructura de su cadena: en isocadenas, si contienen en la cadena principal solamente átomos de carbono y heterocadenas si contienen además otros elementos (por ejemplo: oxígeno o azufre).

Polimerización: Proceso químico por el cual se obtiene el polímero a partir de monómeros.

Ejemplo 1: Si un tipo particular de polietileno tiene una masa molecular de 150000 g/mol, cuál es grado de polimerización (GP)?

Como la masa de un mol de meros (CH2CH2) es de 28 g/mol,

Reacciones de Polimerización:

Por favor, repase la clasificación de reacciones orgánicas antes de seguir adelante con la lectura de este tema.

• Polimerización por adición:

Consideremos la polimerización de letileno para dar polietileno. Como ya se vio, la molécula de eteno (o etileno), C2H4, está enlazada químicamente por un enlace doble entre los dos átomos de C y por 4 enlaces covalentes simples C-H. El C2H4 es una molécula insaturada que contiene un enlace doble carbono carbono. Cuando se activa la molécula de etileno de forma que el enlace doble C=C se abre, el doble enlace se transforma en uno simple (como se ve en la Figura 1) y como resultado cada átomo de C queda con un electrón libre para el enlace con otro C de otra molécula que tenga otro electrón libre. En este proceso el enlace  es el que se abre y el  queda intacto.

Figura 1: A) Molécula de etileno normal. B) Molécula de etileno “activada”.

La reacción 1 muestra la polimerización del etileno en polietileno:

n

n

Etapas de una polimerización en cadena:

Las reacciones de polimerización pueden dividirse en: iniciación, propagación y terminación.

Iniciación:

Para la reacción de polimerización del etileno pueden emplearse diversos tipos de catalizadores. Dentro de estos tipos están los peróxidos orgánicos que actuan como generadores de radicales libres.

Un radical libre puede definirse como un grupo de átomos que tienen un electrón desapareado (electrón libre) que puede enlazarse de forma covalente a un electrón desapareado (electrón libre) de otra molécula. Se denotan con un punto seguido a la fórmula de la especie.

La molécula de H2O2 puede descomponerse en dos radicales libres (radicales hidroxilo) según la reacción 2.

.. .. calor

H-O-O-H  2 H-O. (2)

.. ..

De la misma manera un peróxido orgánico (sustancia orgánica que en su molécula presenta un enlace O-O) puede descomponerse en radicales libres. Si R-O-O-R representa a un peróxido orgánico, donde R es un grupo químico, este peróxido puede descomponerse en dos radicales RO. (reacción

...