Ingeniería

POLÍMEROS
INTRODUCCIÓN:
En ingeniería, las propiedades de los plásticos son determinantes para hacer un buen uso de ellos en el sentido económico y desde el punto de vista de la fiabilidad. Lo que se pueda experimentar a simple vista, no es suficiente para hacer una buena elección de materiales. Evaluar las propiedades de los materiales poliméricos desde la visión de la química puederesultarnos muy útil porque:
- Podemos predecir el comportamiento de un material sin necesidad de ensayarlo.
- Aun ensayando el material, existen aspectos que pueden pasar desapercibidos.
- Podemos encontrar un material mejor en base a un valor de una propiedad, simplemente mirando una tabla, ahorrándonos esfuerzo económico y tiempo.
Los polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento)son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
Los polímeros no son más que unas sustancias formadas por una cantidad finita de moléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos orgánicos. Posteriormente observaremos las reacciones que dan lugar a esta serie desustancias, no dejando de lado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerización son aquellas que son fundamentales para la obtención de cualquier compuesto orgánico. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.

ESTRUCTURA
Para abordar elestudio de la estructura de los polímeros se suelen considerar dos niveles; estructura química y estructura física. La estructura química se refiere a la construcción de la molécula individual y la estructura física al ordenamiento de unas moléculas respecto a otras. Comenzaremos abordando la estructura química de los polímeros, y por tanto, estudiaremos el efecto de la naturaleza de los átomos queconstituyen la cadena principal y los sustituyentes de la misma, las uniones entre monómeros, el peso molecular y su distribución y el efecto de las ramificaciones o entrecruzamientos en la cadena principal. Igualmente las diferentes configuraciones que pueden adoptar los sustituyentes de la cadena principal condicionan notablemente las propiedades de los polímeros y son parte de su estructuraquímica.
ESTRUCTURA QUÍMICA:
Tipo de átomos en la cadena principal y sustituyentes
En los polímeros la unión entre monómeros se realiza siempre mediante enlaces covalentes. La figura 1.1 muestra un trozo de la cadena de polietileno. Los átomos de carbono que constituyen la cadena principal presentan una configuración sp3, por tanto, sus orbitales se dispondrán formando un tetraedro alrededor delátomo de carbono y el ángulo de enlace de dos carbonos consecutivos será de aproximadamente 109º, aunque en las siguientes representaciones consideraremos que se trata de moléculas planas.

Las fuerzas responsables de la cohesión entre cadenas diferentes pueden ser de naturaleza muy diversa, y están fuertemente condicionadas por las características de los átomos y de los sustituyentes de la cadenaprincipal. La polaridad y el volumen de estos átomos afectarán especialmente a las fuerzas de cohesión entre cadenas, que a su vez determinarán la flexibilidad del material, temperatura de transición vítrea, temperatura de fusión y capacidad de cristalización, entre otras propiedades.
ESTRUCTURA FÍSICA:
Estado amorfo y estado cristalino
Los términos cristalino y amorfo se utilizan normalmentepara indicar las regiones ordenadas y desordenadas de los polímeros, respectivamente. La figura 1.7 muestra un esquema de un sistema amorfo, uno semicristalino y otro cristalino. En estado sólido algunos polímeros son completamente amorfos, otros son semicristalinos y, dependiendo de las condiciones de cristalización, un polímero con capacidad de cristalizar puede ser amorfo o semicristalino....