Qumica de los polmeros

Qumicade los polmeros

Clasificacin segn su origen: polmeros naturales y sintticosA. Polmeros naturales.Corresponden a los polmeros que forman parte de los seres vivos, como plantas y animales. Algunos ejemplos son: almidn,caucho natural, protenas y cidos nucleicos.

B. Polmeros sintticos o artificiales. Son aquellos polmeros sintetizados a travs de procesos qumicos en laboratorios o en industrias a partir de materias primas (unidades monomricas) especficas. Algunos ejemplos son el caucho vulcanizado, el polietileno y el polister. Entre los polmeros naturales y sintticos no hay grandes diferencias estructurales; ambos estn formados por monmeros que se repiten a lo largo de toda la cadena polimrica.

Clasificacin de los polmeros

Clasificacin de los polmeros segn la estructura de sus cadenas: lineales y ramificadasCuando los monmeros se unen, pueden formarse largas cadenas de diferentes formas y estructuras, generndose polmeros lineales y ramificados.Clasificacin segn la composicin de sus cadenas:homopolmeros y copolmeros

Tanto los polmeros naturales como los sintticos estn estructuralmente formados por cadenas carbonadas en las que pueden repetirse monmeros iguales o diferentes. De acuerdo con el tipo de monmeros que constituyen la cadena, los polmeros se clasifican en: homopolmeros y copolmeros.A. Homopolmeros. Son macromolculas formadas por la repeticin de unidades monomricas idnticas. La celulosa y el caucho son homopolmeros naturales; el polietileno y el PVC son homopolmeros sintticos.

B. Copolmeros. Son macromolculas originadas por dos o ms unidades monomricas distintas. La seda es un copolmero natural y la baquelita, uno sinttico. Los copolmeros ms comunes estn formados por dos monmeros diferentes que pueden generar cuatro combinaciones distintas.

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6Resultados esperados

1 . Semejanzas: ambos polmeros contienen tomos de carbono en su cadena principal y son polmeros de adicin. Diferencia: el sarn tiene cloro en su estructura y es un copolmero de cloruro de vinilidieno con cloruro de vinilo; en tanto, el polipropileno es un homopolmero.2. Sarn: copolmero alternado. Polipropileno: homopolmero.3. Sarn: cloruro de vinilidieno (1,1 dicloro eteno) y cloruro de vinilo (cloro eteno).Polipropileno: propileno (propeno).

Historia de los polmeros sintticos

La historia de los polmeros sintticos es larga. Por mucho tiempo solo se usaron polmeros naturales, como la celulosa, en la fabricacin de papel, o algodn, en la confeccin de prendas de vestir. Sin embargo, con el paso del tiempo, el objetivo fue imitar y sintetizar estos polmeros naturales.Hoy da ni siquiera nos podramos imaginar un mundo sin ellos: ropa que no se arruga, recubrimientos sintticos en baos y cocinas, partes de aparatos electrodomsticos y un sin nmero de otras cosas.

8El norteamericano Charles Goodyear (1800-1860) mezcl accidentalmente En una estufa caliente azufre y caucho, obteniendo as un material que no se funda ni se pona pegajoso al calentarlo, y tampoco se quebraba cuando se le someta a bajas temperaturas. Bautiz a este nuevo material con el nombre de caucho vulcanizado.El proceso se llama vulcanizacin. En l, el azufre provoca el entrecruzamiento de las cadenas del polmero, a travs de reacciones que se producen entre algunos de los dobles enlaces CC.

9Aspectos a considerar:En general, los polmeros tienen una excelente resistencia mecnica debido a que las grandes cadenas polimricas se atraen. Las fuerzas de atraccin intermoleculares dependen de la composicin qumica del polmero y pueden ser de varias clases.

Se define grado de polimerizacin al nmero de veces que se repite el monmero para formar la macromolcula, en valor promedio.

Si el grado de polimerizacin es muy bajos se obtienen lquidos a temperatura ambiente (aceites sintticos y ceras)

Si el grado de polimerizacin es superior el producto ser normalmente un slido a temperatura ambiente, aumentando progresivamente su temperatura de fusin, hasta llegar a tamaos donde este valor se estabiliza y es caracterstico de cada polmero Polmeros y Fuerzas intermoleculares:No todas las propiedades de los polmeros se derivan de la fuerza de estos enlaces primariosLas fuerzas de atraccin intermoleculares, mucho ms dbiles, pero reversibles justifican la mayor parte de las propiedades de los polmeros.Al calentar el material estos enlaces se debilitan permitiendo a las molculas deslizarse unas sobre otras dando lugar a fenmenos de flujo en fundidoTipo de uninKcal / molVan der Waals en CH42,4Dipolos permanentes3 a 5Puente de hidrgeno5 a 12Inicosmayores a 100Algunas fuerzas intermoleculares:Fuerza de Vander Waals: Fuerza intermolecular muy dbil que se efecta entre molculas apolares. Debido a estas fuerzas dbiles los gases se pueden licuar, es decir pasar al estado lquido. Ejemplos: O2 y CH4

Atraccin dipolo dipolo: Las fuerzas de atraccin dipolar operan entre 2 o ms molculas polares. As, la asociacin se establece entre el extremo positivo (polo +) de una molcula y el extremo negativo (polo -) de otra.Atraccin In dipolo: Los iones de una sustancia pueden interactuar con los polos de las molculas covalentes polares. As, el polo negativo de una molcula atrae al Ion positivo y el polo positivo interacta con el Ion negativo: las partes de cada molcula se unen por fuerzas de atraccin de cargas opuestas.Enlace puente de hidrgeno: Es un enlace intermolecular (entre molculas) que se origina entre un tomo de hidrgeno y tomos de alta electronegatividad con pequeo volumen atmico como el flor, oxgeno o nitrgeno.

Polmeros SINTTICOS:Aunque ciertos productos sintticos ocasionan algunos problemas, como por ejemplo su eliminacin residual, por otra parte, han mejorado tanto la calidad de vida del ser humano, que actualmente son insustituibles. Por esta razn, es importante saber de dnde provienen, cmo se sintetizan y cules son sus propiedades.Clasificacin de los polmeros sintticos segn el tipo de sntesis:Como ya hemos mencionado, los polmeros son macromolculas que se forman a partir de la unin de monmeros. El proceso por el que se unen los monmeros se llama polimerizacin. La polimerizacin puede ser por adicin o por condensacin.

Polimerizacin por adicin:

El polmero se sintetiza por adicin de un monmero insaturado a una cadena en crecimiento. En este tipo de polimerizacin no se generan productos secundarios.

El monmero ser una molcula con doble enlace C=X o con anillo aromtico estable qumicamente, normalmente es gas o lquido voltil a temperatura ambiente.

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Polmeros por adicinPolimerizacin catinica: formacin del polipropileno

El polipropileno es una sustancia parecida al caucho. Se emplea para fabricar recipientes para microondas y alfombras artificiales.En 1954, Giulio Natta, siguiendo la lnea de trabajo de Karl Ziegler, logr obtener polipropileno de estructura muy regular, denominado isotctico (polmero que tiene todos los grupos metilo del mismo lado del esqueleto hidrocarbonado). 15 Aplicaciones comerciales de algunos polmeros de adicin

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17Polimerizacin por condensacin: Se forman por un mecanismo de reaccin en etapas, es decir, a diferencia de la polimerizacin por adicin, la polimerizacin por condensacin no depende de la reaccin que la precede; el polmero se forma porque las unidades monomricas que intervienen son principalmente: dicidos carboxlicos, diaminas y dialcoholes. Adems, en este tipo de reacciones, por cada nuevo enlace que se forma entre los monmeros, se libera una molcula pequea, generalmente de agua.Algunos polmeros sintetizados por este mtodo son: poliamidas, polisteres, siliconas y resinas.Poliamidas. Fibra sinttica que tiene la propiedad de formar hilos que se estiran bastante sin romperse. Se pueden usar para hilar y hacer tejidos. Una de las poliamidas ms conocidas es el nailon.Polisteres. Se sintetizan de manera similar a las poliamidas, condensando un cido con un alcohol. Por ejemplo, en la formacin del polmero llamado polietilentereftalato (PET) reacciona el cido tereftlico (cido 1,4benzodioico) con el etilenglicol (1,2etanodiol), en presencia de un catalizador o bien por efecto de la presin o del calor.El PET fue patentado en 1941 por John Whinfield y James Dickson.Las fuertes atracciones intermoleculares de sus cadenas polimricas le confieren la capacidad de formar hilos con una alta resistencia.

18Siliconas. Fueron descubiertas a principios del siglo XX por el qumico britnico Frederick Kipping. Son los polmeros inorgnicos ms comunes, donde el silicio es el tomo central, tetravalente. Su estructura presenta cadenas de tomos de silicio (Si) alternados con tomos de oxgeno (O) y unidos a grupos metilo (CH). Presentan propiedades fsicas similares a las de las resinas y al caucho, pero son ms estables frente al calor y a la oxidacin. Las siliconas son muy poco reactivas, y por esta razn se emplean en el campo de la medicina, por ejemplo, en la fabricacin de corazones artificiales e implantes cosmticos.

Resinas. La baquelita fue la primera resina sintetizada por el qumico estadounidense de origen belga Leo Baekeland en 1907. Las resinas se caracterizan por sufrir una transformacin qumica cuando se funden, convirtindose en un slido que, si se vuelve a fundir, se descompone.La baquelita resulta de la reaccin entre el fenol y el formaldehdo (metanal). Es un polmero duro y quebradizo. La polimerizacin para obtener baquelita ocurre por condensacin.

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PoliamidasPolisteres.20

Siliconas. Resinas.21

Aplicaciones comerciales de algunos polmeros de condensacin22

23Clasificacin segn propiedades de los polmeros sintticos Las propiedades de un polmero son determinantes a la hora de decidir la aplicacin que se le dar. Por ejemplo, si deseamos fabricar un objeto que sea elstico, deber estar hecho de un polmero con propiedades elsticas, es decir, nos interesar principalmente su capacidad de elongacin y su resistencia a la flexin. Los polmeros sintticos se pueden clasificar segn sus propiedades fsicas y su comportamiento frente al calor.Segn propiedades fsicas

24Con relacin a su comportamiento frente al calor

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26Resultados esperados

1. Cortina: nailon; gorra de bao: poliestireno; caeras: PVC; adhesivo: resinas de poliestireno; cuerda: nailon.

2. Los polmeros, cuyas cadenas estn formadas por uniones intermoleculares dbiles (Van der Waals), pueden calentarse, moldearse y recalentarse para originar otros objetos. Estos polmeros reciben el nombre de termoplsticos.

El polietileno es un ejemplo. En tanto, los polmeros cuyas cadenas estn formadas por uniones intermoleculares fuertes (enlaces covalentes), una vez que estas se han entrecruzado, aunque se les aplique calor no pueden volver a cambiar su forma. Reciben el nombre de polmeros termoestables; un ejemplo es la melamina.

Industria de los polmerosDependiendo de la estructura qumica, los polmeros presentan un conjunto de propiedades fsicas, las que a su vez determinan el uso y aplicacin del material obtenido. Los polmeros, al estar fundidos, se pueden moldear de distintas formas, obtenindose materiales de gran utilidad, resistentes y livianos.Algunos mtodos utilizados para moldearlos son: extrusin, vaciado y conformado por vaco.

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29Impacto ambiental por la utilizacin de plsticos

Cdigo de identificacin de los polmeros:

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Degradacin de los plsticosLos polmeros sintticos son materiales indispensables en la vida cotidiana; los empleamos para mantener calefaccionados nuestros hogares, para hacer ms ligeros los automviles y los computadores, para conservar ms frescos nuestros alimentos, en prendas de vestir, entre otros. Sin embargo, la explosiva utilizacin de estos polmeros ha generado consecuencias negativas para el medioambiente. Hace aproximadamente cuarenta aos, el planeta viene acumulando mil millones de desechos plsticos, lo que ha llevado a que la contaminacin por plstico sea una de las ms significativas en la actualidad. Se calcula que se producen cerca de ciento cincuenta bolsas plsticas por persona cada ao.

Todo esto ha llevado a la elaboracin de nuevos materiales: degradables, biodegradables y oxo-biodegradables.

Los polmeros degradables son aquellos en cuyo proceso de produccin se les agrega un aditivo que acelera la degradacin. Este aditivo hace que el plstico pierda sus propiedades fsicas; de este modo, la desintegracin acelerada no demora ms de dos aos. Por su parte.

Los polmeros biodegradables estn sintetizados a partir de monmeros de -glucosa (almidn) extrados del maz, y que, al igual que cualquier alimento que arrojamos a la basura, se descompone, como toda materia orgnica, en CO2 y H2O, y este proceso no tarda ms de 120 das.

Los polmeros oxo-biodegradables contienen un aditivo que permite acelerar su proceso de descomposicin, hasta convertirlos en agua, CO2 y humus. Este proceso de degradacin puede demorar 18 meses.

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POLIMEROS NATURALES

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