Material polimérico
En la química de los polímeros, una unidad de repetición o unidad repetitiva es una parte de un polímero cuya repetición produciría la cadena polimérica completa (excepto los grupos terminales) al enlazar las unidades de repetición sucesivamente a lo largo de la cadena, como las cuentas de un collar[1].
Una unidad de repetición se denomina a veces unidad de mer o mer. “Mer” tiene su origen en la palabra griega “meros”, que significa una parte. De ahí deriva el significado de la palabra polímero, que significa “muchos mers”. Una unidad de repetición (o mer), no debe confundirse con el término monómero, que se refiere a la pequeña molécula a partir de la cual se sintetiza un polímero[5].
En este caso, la unidad de repetición tiene los mismos átomos que el monómero cloruro de vinilo CH2=CHCl. Cuando se forma el polímero, el doble enlace C=C del monómero se sustituye por un enlace simple C-C en la unidad de repetición del polímero, que se une mediante dos nuevos enlaces a las unidades de repetición adyacentes.
El subíndice “n” indica el grado de polimerización, es decir, el número de unidades enlazadas. La masa molecular de la unidad de repetición, MR, es simplemente la suma de las masas atómicas de los átomos de la unidad de repetición. La masa molecular de la cadena es simplemente el producto nMR. Aparte de los polímeros monodispersos, normalmente hay una distribución de masa molar causada por cadenas de diferente longitud.
Polímeros sintéticos
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.
Unidad de repetición
Como has aprendido, las macromoléculas biológicas son grandes moléculas, necesarias para la vida, que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas. Hay cuatro clases principales de macromoléculas biológicas (hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); cada una de ellas es un importante componente de la célula y desempeña una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayor parte de la masa seca de una célula (recordemos que el agua constituye la mayor parte de su masa completa). Las macromoléculas biológicas son orgánicas, es decir, contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos menores.
La mayoría de las macromoléculas están formadas por subunidades individuales, o bloques de construcción, llamados monómeros. Los monómeros se combinan entre sí mediante enlaces covalentes para formar moléculas más grandes conocidas como polímeros. Al hacerlo, los monómeros liberan moléculas de agua como subproductos. Este tipo de reacción se conoce como síntesis de deshidratación, que significa “juntar perdiendo agua”.
Figura \ (\PageIndex{1}): En la reacción de síntesis de deshidratación representada arriba, dos moléculas de glucosa se unen para formar el disacárido maltosa. En el proceso, se forma una molécula de agua.
Polymer deutsch
En la química de los polímeros, la polimerización es un proceso de unión de monómeros, o “unidades simples”, a través de una variedad de mecanismos de reacción para formar cadenas más largas llamadas 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”.