Polimeros

14

Polímeros
La mayoría de las sustancias orgánicas presentes en la materia viva, como las proteínas, la madera, la quitina, el caucho y las resinas, son polímeros; también lo son muchos materiales sintéticos como los plásticos, las fibras, los adhesivos, el vidrio y la porcelana. Los polímeros o macromoléculas son moléculas que se forman a partir de unidades moleculares más simples llamadasmonómeros, los que se unen mediante enlaces covalentes. El número de unidades que se repiten en una molécula grande se llama grado de polimerización. En muchos casos el grado de polimerización es muy grande, obteniéndose polímeros de alto peso molecular también llamados macromoléculas. Muchas propiedades de las macromoléculas dependen de su alto peso molecular y de la interacción de sus largascadenas. Entre estas propiedades pueden citarse: la viscosidad (fundido), dureza, temperatura de fusión, resistencia al impacto, elasticidad, resistencia a la tensión, flexibilidad. Los polímeros sintéticos han revolucionado la vida actual. Sin embargo, como varios de estos productos son prácticamente indestructibles en el medio ambiente, su producción ha creado un problema ambiental muy serio.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 seobtiene 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,
GP = 150000 = 5357 28

Reacciones de Polimerización: Por favor, repase la clasificación de reacciones orgánicas antes de seguir adelante con la lectura de este tema. •Polimerización por adición:

15
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 formaque 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 π es el que se abre y el σ queda intacto.

Figura 1: A) Molécula de etileno normal. B) Molécula de etileno “activada”. La reacción 1muestra la polimerización del etileno en polietileno:

n

H
Etapas de una polimerización en cadena: Iniciación:

n

H H

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

H

C

C

16
Para la reacción de polimerización del etileno pueden emplearse diversos tipos de catalizadores. Dentro de estos tipos están los peróxidos orgánicosque 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 (radicaleshidroxilo) según la reacción 2. H-O-O-H

.. ..

.. ..

calor →

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 3).
. .

R-O-O-R → RO

(3)...