Polimerización radical
En la química de los polímeros, la polimerización (inglés americano), o polimerización (inglés británico), es un proceso de reacción de moléculas de monómero entre sí en una reacción química para formar cadenas de polímeros o redes tridimensionales[2][3][4] Hay muchas formas de polimerización y existen diferentes sistemas para clasificarlas.
En los compuestos químicos, la polimerización puede ocurrir a través de una variedad de mecanismos de reacción que varían en complejidad debido a los grupos funcionales presentes en los reactivos[4] y sus efectos estéricos inherentes. En las polimerizaciones más sencillas, los alquenos forman polímeros a través de reacciones radicales relativamente simples; en cambio, las reacciones que implican la sustitución en un grupo carbonilo requieren una síntesis más compleja debido a la forma en que se polimerizan los reactivos[4] Los alcanos también pueden polimerizarse, pero sólo con la ayuda de ácidos fuertes[5].
Como los alquenos pueden polimerizar en reacciones radicales algo sencillas, forman compuestos útiles como el polietileno y el cloruro de polivinilo (PVC),[4] que se producen en altos tonelajes cada año[4] debido a su utilidad en los procesos de fabricación de productos comerciales, como tuberías, aislamientos y envases. En general, los polímeros como el PVC se denominan “homopolímeros”, ya que están formados por cadenas o estructuras largas repetidas de la misma unidad monomérica, mientras que los polímeros que constan de más de una unidad monomérica se denominan copolímeros (o copolímeros)[6].
Revista de polímeros
“Lo siento en mis dedos, lo siento en mis pies, el amor que me rodea”. Esta podría ser la letra de una popular canción navideña de la película Love Actually, pero también podría ser una canción sobre las macromoléculas, las grandes moléculas que nos rodean. Desde las uñas y el pelo hasta las puntas de goma de los auriculares, están por todas partes. Tú estás hecho de macromoléculas, al igual que los árboles y las botellas de agua de plástico. Las llamamos polímeros, largos tramos de moléculas idénticas con una serie de propiedades útiles, como la dureza o la elasticidad. Y resulta que no podemos vivir sin ellos. Los polímeros son naturales -el ADN de nuestras células es un polímero- y sintéticos (hechos por el hombre), como el plástico, el Silly Putty y la espuma de poliestireno. Este artículo desvela los misterios de los polímeros y explica cómo estos fascinantes materiales han dado forma a la vida tal y como la conocemos.
La palabra científica para una molécula muy grande es macromolécula, porque “macro” significa grande. Los polímeros son materiales macromoleculares que afectan a casi todos los aspectos de nuestra vida. Lo más probable es que la mayoría de nosotros haya estado en contacto con al menos un producto que contenga polímeros -desde botellas de agua hasta aparatos o neumáticos- en los últimos 5 minutos. De hecho, el propio término “polímero” nos da una pista sobre cómo se diseñan estos materiales. En griego, “poly” significa muchos, y “mer” significa parte. Para entenderlo mejor, imagine que está haciendo un collar de cuentas. Cada cuenta representa un átomo. Puedes ensartar cuentas individuales en una fila. O puede hacer grupos de un tipo de cuentas con otras, y luego ensartarlas. En un polímero, las cuentas individuales se llaman monómeros. Una vez unidos, los monómeros forman el polímero. La figura 1 muestra un diagrama simplificado de cómo los monómeros construyen diferentes tipos de polímeros.
Macromoléculas
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 seres 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”.
La energía en las reacciones químicas
En la química de los polímeros, la polimerización es un proceso de unión de monómeros, o “unidades simples”, mediante diversos mecanismos de reacción para formar cadenas más largas denominadas polímeros. Los polímeros existen como una variedad de formas tridimensionales[1], cada una con propiedades individuales específicas relevantes para los monómeros o los mecanismos de reacción de los que se forman.
En los compuestos químicos, la polimerización se produce a través de una variedad de mecanismos de reacción que varían en complejidad debido a los grupos funcionales presentes en los compuestos que reaccionan[2] y sus efectos estéricos inherentes explicados por la teoría VSEPR. En la polimerización más sencilla, los alquenos, que son relativamente estables debido al enlace σ entre los átomos de carbono, forman polímeros a través de reacciones radicales relativamente sencillas; por el contrario, las reacciones más complejas, como las que implican la sustitución en el átomo de carbonilo, requieren una síntesis más compleja debido a la forma en que las moléculas que reaccionan se polimerizan[2].
Como los alquenos pueden formarse en mecanismos de reacción algo sencillos, forman compuestos útiles como el polietileno y el cloruro de polivinilo (PVC) cuando se someten a reacciones radicales,[2] que se producen en grandes tonelajes cada año[2] debido a su utilidad en los procesos de fabricación de productos comerciales, como tuberías, aislamientos y envases. Los polímeros como el PVC suelen denominarse polímeros “singulares”, ya que están formados por cadenas o estructuras largas repetidas de la misma unidad monomérica, mientras que los polímeros que están formados por más de una molécula se denominan “copolímeros”.