Polimerización por adición
ResumenLos polímeros de vinilo han sido objeto de intensa investigación en las últimas décadas y son materiales atractivos por su facilidad de síntesis y su amplia diversidad de arquitecturas, composiciones y funcionalidades. Sin embargo, sus esqueletos de carbono-carbono son extremadamente resistentes a la degradación, y esta propiedad limita sus usos. Los polímeros degradables constituyen un importante campo de investigación en la ciencia de los polímeros y se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones que van desde la (nano)medicina hasta la microelectrónica y la protección del medio ambiente. El desarrollo de estrategias sintéticas que permitan la degradación total o parcial de los polímeros vinílicos es, por tanto, de gran importancia porque ofrecerá nuevas oportunidades para la aplicación de estos materiales. Esta revisión recoge los enfoques más recientes y prometedores para el diseño de polímeros de vinilo degradables y analiza el potencial de estos materiales para aplicaciones biomédicas.
Ejemplos de polimerización por adición
La siguiente tabla enumera los monómeros de algunos polímeros de adición conocidos y ejemplos de sus usos. Probablemente podrá encontrar al menos un ejemplo de cada uno de ellos en su casa. Cada monómero es una variación de la estructura del etileno (ethene) en la que uno o más átomos de H han sido sustituidos por otro grupo (resaltado en la tabla). Estas sustituciones en el monómero permiten controlar con precisión las propiedades físicas del polímero, como la densidad, el rango de fusión, la resistencia y la hidrofobicidad, y adaptar el polímero a usos especializados. Obsérvese que en la ecuación de reacción que aparece a continuación, la estructura del polímero se especifica encerrando una sola unidad de repetición entre paréntesis y especificando la naturaleza de la repetición mediante un subíndice “n”.
La notación en la que se muestra entre paréntesis una unidad repetitiva en un polímero subraya que es importante poder reconocer una unidad repetitiva dentro de una cadena de polímeros. También es importante poder generar la estructura completa del polímero a partir de una unidad repetitiva. Dentro del paréntesis puede haber una unidad repetitiva (equivalente a un monómero), o dos, o tres, etc. Utilicemos el cloruro de polivinilideno como ejemplo:
Catalizador de polimerización por adición
Aprovechamos las ventajas de utilizar envases de espuma de poliestireno, pero no solemos tener en cuenta dónde acaban. Los materiales de espuma de poliestireno no se descomponen rápidamente bajo la exposición a los elementos. Cuando se entierra en un vertedero, la espuma de poliestireno permanece intacta durante mucho tiempo. La buena noticia es que no se encuentra una gran cantidad de este contaminante en los vertederos (tal vez alrededor del \ (0,5\%\) en peso de la masa total de la basura). En la actualidad no hay una buena forma de reciclar la espuma de poliestireno, pero en el futuro, un científico creativo podría cambiar esta situación.
Los polímeros son muy diferentes de los otros tipos de moléculas orgánicas que has visto hasta ahora. Mientras que otros compuestos tienen una masa molar relativamente baja, los polímeros son moléculas gigantes de masa molar muy elevada. Los polímeros son los componentes principales de todo tipo de plásticos y compuestos relacionados. Un polímero es una molécula grande formada por muchas moléculas más pequeñas unidas covalentemente en un patrón de repetición. Las pequeñas moléculas que componen el polímero se denominan monómeros. Los polímeros se forman generalmente a partir de una reacción de adición o de condensación.
Describir el proceso de polimerización por adición
Nuestra sociedad moderna se basa en gran medida en los productos químicos de los que hablamos en este capítulo. La mayoría de ellos se fabrican a partir del petróleo. En el capítulo 7, observamos que los alcanos -hidrocarburos saturados- tienen relativamente pocas propiedades químicas importantes, aparte de que se someten a la combustión y reaccionan con los halógenos. En cambio, los hidrocarburos insaturados (hidrocarburos con enlaces dobles o triples) son bastante reactivos.
Figura 8.1 Polímeros comunes fabricados con bloques de construcción de alqueno. Arriba a la izquierda, una prótesis de cadera de acero inoxidable y polietileno de ultra alto peso molecular. La unidad de repetición de polietileno se muestra en la parte inferior izquierda. Arriba, en el centro, plexiglás acrílico inastillable utilizado para construir un gran acuario de interior. La unidad de repetición de metilacrilato se muestra en la parte inferior central. Arriba a la derecha, tubería común de PCV utilizada como material para el alcantarillado y los desagües. La unidad de repetición de cloruro de polivinilo se muestra en la parte inferior izquierda.
Foto de sustitución de cadera proporcionada por: The Science Museum London / Science and Society Picture Library. Foto del acuario de plexiglás facilitada por: Leonard G. Foto de instalación de tuberías de PVC facilitada por: Steve Tan.