Polimerización
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su masa molecular consecuentemente grande, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce unas propiedades físicas únicas que incluyen dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y una tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
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.
Clasificación de los polímeros según su origen
La forma más habitual de clasificar los polímeros es separarlos en tres grupos: termoplásticos, termoestables y elastómeros. Los termoplásticos pueden dividirse en dos tipos: los que son cristalinos y los que son amorfos.
Las moléculas de un termoplástico se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares relativamente débiles, de modo que el material se ablanda cuando se expone al calor y vuelve a su estado original cuando se enfría. Los polímeros termoplásticos pueden ablandarse repetidamente por calentamiento y luego solidificarse por enfriamiento, un proceso similar al de la fusión y el enfriamiento repetidos de los metales. La mayoría de los polímeros lineales y ligeramente ramificados son termoplásticos. Todos los principales termoplásticos se producen por polimerización en cadena.
Los plásticos termoestables, o termoestables, se solidifican o “cuajan” de forma irreversible cuando se calientan; no pueden volver a formarse mediante el calentamiento. Los termoestables suelen ser polímeros tridimensionales en red en los que existe un alto grado de reticulación entre las cadenas de polímeros. La reticulación restringe el movimiento de las cadenas y da lugar a un material rígido. A continuación se muestra una estructura esquelética simulada de un polímero en red con una alta densidad de reticulación.
Tipos de polímeros
La hidrólisis es la reacción opuesta a la condensación porque, durante la hidrólisis, los polímeros se descomponen en monómeros, mientras que durante la condensación los monómeros se unen para formar polímeros. Los enlaces covalentes se rompen durante la hidrólisis y se crean durante la condensación.
Durante la condensación de los nucleótidos se forman los ácidos nucleicos ADN y ARN. Son cruciales para toda la materia viva, ya que transportan el material genético. Sin la condensación, esta función vital no sería posible.
La condensación de los ácidos grasos y el glicerol es importante porque se forman lípidos. Los lípidos son moléculas esenciales para el almacenamiento de energía, bloques de construcción de las membranas celulares y proveedores de aislamiento y protección. Sin la condensación, estas funciones vitales no serían posibles.
El objetivo de la reacción de hidrólisis es la descomposición de los polímeros en monómeros o pequeñas moléculas. Esto es importante para el funcionamiento normal de las células, ya que absorben pequeñas moléculas que les proporcionan energía.