Explica las propiedades de algunos polímeros en función de su estructura.
ImprimirExisten cuatro estructuras básicas de polímeros que se muestran en la siguiente figura. En la práctica, algunos polímeros pueden contener una mezcla de las distintas estructuras básicas. Las cuatro estructuras básicas de los polímeros son: lineal, ramificada, reticulada y en red.
Los polímeros lineales parecen “espaguetis” con cadenas largas. Las cadenas largas suelen mantenerse unidas por los enlaces más débiles de Van der Waals o de hidrógeno. Como estos tipos de enlaces son relativamente fáciles de romper con el calor, los polímeros lineales suelen ser termoplásticos. El calor rompe los enlaces entre las cadenas largas, lo que permite que las cadenas fluyan entre sí y que el material pueda volver a moldearse. Al enfriarse, los enlaces entre las cadenas largas vuelven a formarse, es decir, el polímero se endurece.
Los polímeros ramificados se asemejan a los polímeros lineales con la adición de cadenas más cortas que cuelgan de la columna vertebral del espagueti. Como estas cadenas más cortas pueden interferir en el empaquetamiento eficaz de los polímeros, los polímeros ramificados tienden a ser menos densos que los polímeros lineales similares. Dado que las cadenas cortas no hacen de puente entre una columna vertebral más larga y otra, el calor suele romper los enlaces entre las cadenas del polímero ramificado y permite que el polímero sea termoplástico, aunque hay algunos polímeros ramificados muy complejos que se resisten a esta “fusión” y, por tanto, se rompen (endureciéndose en el proceso) antes de ablandarse, es decir, son termoestables.
Propiedades de los polímeros
Los lípidos, los polisacáridos, las proteínas y los polinucleótidos son los principales grupos de macromoléculas que se encuentran en todos los organismos vivos. Estas moléculas gigantes llevan a cabo todas las funciones vitales que necesitan las células. Las macromoléculas intervienen en procesos como la digestión de los alimentos, el almacenamiento de información, la manipulación de la energía y el metabolismo. Son complejas y enormes asociaciones de subunidades moleculares que parecen imposiblemente difíciles de entender. Afortunadamente, todas están construidas según el mismo principio de construcción.
Los monómeros son pequeñas moléculas, en su mayoría orgánicas, que pueden unirse a otras moléculas similares para formar moléculas muy grandes, o polímeros. Todos los monómeros tienen la capacidad de formar enlaces químicos con al menos otras dos moléculas monoméricas.
Uno de los primeros humanos que descubrió y fabricó un polímero artificial fue el químico alemán Hans von Pechmann. Probablemente fue un accidente. En 1899 encontró una sustancia blanca, pegajosa y sospechosa en el fondo de un matraz en el que había estado intentando descomponer el diazometano. No tenía ni idea de lo que había hecho, así que encargó el análisis del material a Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner, que encontraron largas cadenas de -CH2-, que llamaron “polimetileno”.
Propiedades mecánicas de los polímeros
Los polímeros de ingeniería incluyen materiales naturales como el caucho y materiales sintéticos como los plásticos y los elastómeros. Los polímeros son materiales muy útiles porque sus estructuras pueden alterarse y adaptarse para producir materiales 1) con una gama de propiedades mecánicas 2) en un amplio espectro de colores y 3) con diferentes propiedades de transparencia.
Un polímero está compuesto por muchas moléculas simples que repiten unidades estructurales llamadas monómeros. Una sola molécula de polímero puede estar formada por cientos o un millón de monómeros y puede tener una estructura lineal, ramificada o en red. Los enlaces covalentes mantienen unidos los átomos de las moléculas de polímero y los enlaces secundarios mantienen unidos los grupos de cadenas de polímeros para formar el material polimérico. Los copolímeros son polímeros compuestos por dos o más tipos diferentes de monómeros.
Un polímero es un material orgánico y la columna vertebral de todo material orgánico es una cadena de átomos de carbono. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en la capa exterior. Cada uno de estos electrones de valencia puede formar un enlace covalente con otro átomo de carbono o con un átomo extraño. La clave de la estructura de los polímeros es que dos átomos de carbono pueden tener hasta tres enlaces comunes y seguir enlazándose con otros átomos. Los elementos que se encuentran con más frecuencia en los polímeros y sus números de valencia son: H, F, Cl, Bf, e I con 1 electrón de valencia; O y S con 2 electrones de valencia; n con 3 electrones de valencia y C y Si con 4 electrones de valencia.
Estructura de los polímeros ppt
Antes de los primeros años de la década de 1920, los químicos dudaban de la existencia de moléculas con pesos moleculares superiores a unos pocos miles. Este punto de vista limitado fue cuestionado por Hermann Staudinger, un químico alemán con experiencia en el estudio de compuestos naturales como el caucho y la celulosa. En contraste con la racionalización predominante de estas sustancias como agregados de pequeñas moléculas, Staudinger propuso que estaban formadas por macromoléculas compuestas por 10.000 o más átomos. Formuló una estructura polimérica para el caucho, basada en una unidad repetitiva de isopreno (denominada monómero). Por sus aportaciones a la química, Staudinger recibió el Premio Nobel en 1953. Los términos polímero y monómero derivan de las raíces griegas poly (muchos), mono (uno) y meros (parte).
El reconocimiento de que las macromoléculas poliméricas constituyen muchos materiales naturales importantes fue seguido por la creación de análogos sintéticos con diversas propiedades. De hecho, las aplicaciones de estos materiales como fibras, películas flexibles, adhesivos, pinturas resistentes y sólidos resistentes pero ligeros han transformado la sociedad moderna. En los siguientes apartados se analizan algunos ejemplos importantes de estas sustancias.