POLIMEROS Son macromoléculas formadas por unidades pequeñas denominadas monómeros, que se repiten generalmente según un patrón. Estas macromoléculas están presentes en nuestra vida diaria, como por ejemplo, en los envases de plástico, en a clara de huevo, celulosa, ácidos nucleicos, algodón, proteínas, caucho, poliéster, polietileno, etc. Los polímeros se forman por reacciones de polimerización, los que pueden ser por adición y condensación CLASIFICACIÓN DE LOS POLIMEROS Se clasifican según tres criterios: 1.- Según su origen: a) POLIMEROS NATURALES: Corresponden a aquellos presentes en la naturaleza, entre los cuales se encuentran los biopolímeros ( carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos), cumplen funciones biológicas. b) POLIMEROS SINTETICOS: son macromoléculas elaboradas a través de procesos químicos en laboratorios o en industrias para usos específicos, a partir de diferentes materias primas. 2.- Según estructura de la cadena: forma en que se unen los monómeros a) Lineal: los monómeros se unen en dos puntos unidireccionalmente b) Ramificada: los monómeros se unen en tres o mas zonas, en dos o mas sentidos c) Entrecruzados: los monómeros se unen transversalmente en varias posiciones 3.- Según la composición de la cadena: 1.- HOMOPOLÍMEROS: formadas por la repetición de un mismo monómero 2.- COPOLIMEROS: formadas por dos o más unidades monoméricas Los copolímeros pueden formar 4 combinaciones distintas: POLÍMEROS SINTÉTICOS .Alcanzan tal importancia, que actualmente nuestra vida es difícil de imaginarla sin ellos, ya que están presentes por ejemplo, en los textiles para vestimenta y cortinaje, en zapatos, en juguetes, en repuestos de automóviles, en materiales para construcción, en el hule, el cuero sintético, en utensilio de cocina, etc. Muchas de las propiedades de los polímeros dependen de su estructura. - Un material blando y moldeable tiene una estructura lineal con cadenas unidas mediante fuerzas débiles - Un material rígido y frágil tiene una estructura ramificada - Un polímero duro y resistente posee cadenas lineales con fuertes interacciones entre las cadenas ¿ Qué tipo de polímero está presente en la bolsa de plástico que usamos a diario? Y ¿Cuál en la carcasa de los computadores? PROPIEDADES GENERALES DE LOS POLIMEROS • Bajo costo de producción • Alta relación resistencia mecánica/ densidad, lo que permite reemplazar algunos metales en variadas aplicaciones, como en las piezas de automóviles • Alta resistencia al ataque químico y, como consecuencia, a la corrosión, lo que permite emplearlo, por ejemplo, en el almacenaje de ácido y bases, reemplazando los envases de vidrio • Constante dieléctrica elevada, lo que posibilita que sean utilizadas como elementos aislantes térmicos y eléctricos. PROPIEDADES MECANICAS: ¿cómo definirías las siguientes propiedades, resistencia, dureza y elongación? 1.- RESISTENCIA: capacidad que les permite a los polímeros soportar la presión ejercida sobre ellos sin alterar su estructura, es decir, son resistentes a la compresión y al estiramiento. Por ejemplo los policarbonatos de los techos de terraza. 2.- DUREZA: Capacidad de oposición que presentan los polímeros a romperse. Ejemplo el polietileno ELONGACION: corresponde al cambio de forma que experimenta un polímero cuando se le somete a tensión externa, es decir, cuánto es capaz de estirarse sin romperse. Los elastómeros pueden estirarse hasta 1000 veces su tamaño original y volver a su longitud sin romperse. Ejemplo: pelotas de golf, están rodeados de una capa de material duro y rígido. PROPIEDADES FISICAS: 1.- FIBRAS: Hebras ordenadas en una dirección determinada, formada por hilos muy resistentes. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y se aplica un estiramiento. Presentan alta elasticidad, permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Ejemplo: poliamidas y poliéster. 2.- ELASTÓMEROS: Polímeros con cadenas con orientación irregular, las que al estirarse se extienden en el sentido de la fuerza aplicada. Presentan fuerzas intermoleculares débiles para mantener la orientación ejercida por la fuerza, razón por la cual vuelven a su forma original. Tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a deformación por tensión. Ejemplo: el caucho sintético y el neopreno 3.- PLÁSTICOS: Polímeros que presentan propiedades intermedias entre las fibras y los elastómeros, no presentan un punto de fusión fijo, lo que les permite ser moldeados y adaptados a diferentes formas, ya que poseen, a ciertas temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad. PROPIEDADES EN RELACIÓN A SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR 1.- TERMOPLÁSTICOS: Se caracterizan porque sus cadenas ( lineales o ramificadas) no están unidas, Las fuerzas intermoleculares entre sus cadenas se debilitan al aumentar la temperatura, reblandeciéndose. En cambio, a temperatura ambiente son rígidos. Por lo que es posible calentarlos para fundirlos y moldearlos. (No hay cambios significativos en sus propiedades) Son reciclables. Ejemplo: polietileno, nailon, poliestireno. 2.- TERMOESTABLES: Polímeros cuyas cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones más cortas que las cadenas principales, siendo el calor el responsable del entrecruzamiento y le da una forma permanente, por lo cual, no se pueden volver a procesar. Son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez moldeados, no pueden volver a cambiar su forma, ya que no se ablandan cuando se calientan. Al ser calentados se descomponen químicamente en ves de fluir, por ello no son reciclables. Ejemplo: resinas de melamina, baquelita, policloruro de vinilo. FORMACIÓN DE POLIMEROS ¿Cuál es el monómero? ¿Cómo puedes identificarlo? POLIMERIZACIÓN: SÍNTESIS DE POLÍMEROS La polimerización puede llevarse a cabo por adición o por condensación 1.- POLÍMEROS DE ADICIÓN: Se forman por la unión sucesiva de monómeros a una cadena que tienen uno o más enlaces dobles o triples. No se pierden átomos o grupos en el proceso. Se distinguen tres pasos fundamentales: - Iniciación: participa como reactivo la molécula denominada “iniciador” - Propagación: La cadena comienza a alargarse por repetición del monómero - Terminación: se interrumpe la propagación, se extingue el proceso de crecimiento de la cadena y se obtiene un polímero determinado. Los polímeros por adición pueden lograrse por distintos procesos, según el tipo de reactivo que emplee - Polimerización catiónica - Polimerización aniónica - Polimerización por radicales libres ( radicalaria) POLIMERIZACION CATIONICA 1.- Iniciación: Ocurre por el ataque de un catión sobre el doble enlace de un alqueno, que posee sustituyentes dadores de electrones y finalmente se une a los átomos de carbono de la cadena y forma un ión carbonio o carbocatión. 2.- Propagación: el carbatión ataca el doble enlace de otra molécula y forma un nuevo carbonio, lo que permite que el polímero se propague o “crezca”. 3.- Terminación: la cadena dejara de crecer cuando el anión se una a la cadena debido a la ausencia de otras moléculas del monómero original, terminando con el “crecimiento” de la cadena polimérica. POLIMERIZACIÓN ANIÓNICA Ocurre por el ataque de un anión sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes capaces de atraer electrones. 1.- Iniciación: el anión ataca el doble enlace de la molécula, formando un anión. 2.- Propagación: el anión formado reacciona sobre la cadena de monómeros, dando paso a una nueva ruptura de enlace doble y unión a la cadena, que se extiende o propaga. 3.- Terminación: la cadena dejara de creer , obteniéndose el polímero POLIMERIZACIÓN RADICALARIA Transcurre cuando los intermediarios se forman en una reacción por ruptura hemolítica (ruptura de un enlace químico en el que cada átomo participante del enlace retiene un electrón del par que constituía la unión) y no tiene carga. 1.- Iniciación: El radical libre “R” puede provenir de la descomposición de cualquier compuesto orgánico. Este radical actúa como iniciador de la reacción “atacando” el enlace doble 2.- Propagación: El radical formado reacciona con otra molécula y el proceso se repote “n” veces para ir alargando la cadena, es decir, propagándose. 3.- Terminación: Se produce cuando alguna sustancia destruye los radicales libres dando lugar al polímero. Polímeros de condensación: En esta reacción, dos monómeros reaccionan para formar un dímero, que a su vez puede seguir reaccionando con otras moléculas por ambos extremos, alargando así indefinidamente la cadena del polímero. Este mecanismo de obtención de polímeros sintéticos puede ilustrarse con los siguientes ejemplos: 1.- Poliamidas:( nylon) Se obtienen por condensación entre aminas y ácidos carboxílicos. De amplio uso en válvulas de aerosoles, fibras textiles para tapices, jeringas, sacadores de pelo, medias, etc. 2.- Poliésteres: Son polímeros en los que en cada unidad polimérica se encuentra la función éster. Se pueden formar por la condensación directa entre diácidos y dialcoholes o por transesterificación entre diésteres y dialcoholes. Se utiliza para la fabricación de envases para alimentos, botellas de aceite, bebidas gaseosas y como fibra ( dacrón) para la confección de ropa. 3.- Policarbonatos: Es un poliéster formado por la condensación de carbonato de difenilo y un derivado fenólico. Es un polímero traslúcido, que por su gran resistencia al impacto se aplica en techos , terrazas, lavaderos, lentes y cascos de seguridad. 4.- Resinas epoxídicas: Se utilizan para el recubrimiento de superficies ya que son polímeros inertes y de gran dureza. Se preparan de forma similar a los policarbonatos. 5.- Poliuretanos: Son polímeros formados por grupos carbonilos unidos al oxígeno de un grupo y/o a un grupo amino. Se usa habitualmente en la fabricación de fibras elásticas, en forma de espuma y como elastómero en zapatillas de competencia, el que se usa como aislante térmico en recipientes, tuberías y en aparatos domésticos como refrigeradores y congeladores. 6.- Siliconas: Son polímeros de condensación de bajo peso molecular y fundamentalmente inorgánicos, porque en la cadena principal poseen átomos de silicio en vez de átomos de carbono. Dos moléculas de dihidroxisilano reaccionan entre sí para producir una molécula con enlace Si – O – Si. Esta molécula puede reaccionar de nuevo hasta producir una macromolécula llamada silicona. Se utilizan como lubricantes, selladores, impermeabilizantes en automóviles y en tejidos. A QUÉ LLAMAMOS PLÁSTICOS Llamamos plásticos a materiales con los que se fabrican objetos tales como vasijas, juguetes o bolsas, pero no llamamos plásticos a otros materiales, como la “espuma” utilizada en colchones o las láminas de corcho que también lo son. En el sentido amplio, la palabra plástico describe a todo material capaz de ser moldeado, que se deforma ante la aplicación de fuerzas relativamente débiles a temperaturas moderadas. En el sentido más limitado, los plásticos son polímeros sintéticos que pueden ser moldeados en alguna de las fases de su elaboración. TERMOPLÁSTICOS DE USO COTIDIANO Los termoplásticos o simplemente plásticos son polímeros que pueden fundirse o moldearse varias veces sin que cambien y sin que experimenten descomposición. Entre ellos están el polietileno y el poliestireno. El etileno es la materia prima de estos plásticos. El etileno puede polimerizarse por adición obteniéndose e polietileno. El polietileno es un polímero de cristalinidad baja, contiene de 100 a 1000 unidades del monómero. Es un material traslucido y resistente frente al ataque de los productos químicos. Se utiliza en la elaboración de envases, implementos de escritorio, juguetes y bolsas para compras. Si en la molécula de etileno se remplaza uno de los átomos de hidrógeno por un anillo de benceno se obtiene una molécula de estireno. El estireno puede polimerizarse por adición para obtener poliestireno. El poliestireno es un polímero inalterable a la humedad y aislante de la corriente eléctrica. En forma de espuma, se utiliza para fabricar embalajes y aislamientos. En su variedad transparente se usa para fabricar lentes. LAS FIBRAS TEXTILES Son polímeros que tienen la propiedad de formar hilos que se estiran bastante sin romperse y pueden usarse par hilara y hacer tejidos con los que se confeccionan diversas prendas de vestir. En este grupo están las fibras naturales, como la seda, la lana o el algodón y fibras sintéticas como las poliamidas y poliésteres. Una de las poliamidas más conocidas es el nylon, que se emplea en la elaboración de fibras muy resistentes a la tracción. Es un polímero de condensación, que se obtiene por la polimerización de un ácido dicarboxilico y una diamina. Los poliésteres se forman de manera similar a las poliamidas, condensando un ácido con un éster. Un caso típico es el tergal, que se obtiene por la polimerización del ácido terftálico y el etanodiol El tergal se emplea en la elaboración de fibras de resistencia relativamente alta. Los tejidos de tergal se caracterizan por ser inarrugables. CODIFICANDO LOS POLÍMEROS Código de identificación internacional. El sistema identifica solamente los 6 polímeros más usados que corresponden a los que se emplean en la fabricación de casi todos los productos conocidos. Se los identifica con un número dentro de un triangulo con flechas, indicando así que l material es reciclable.