El primer polímero
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.
Polímeros sintéticos
El establecimiento de la ciencia moderna de los polímeros por Wallace Carothers y la primera planta de nylon, construida por DuPont, en Seaford, son dos hitos históricos nacionales de la química profundamente entrelazados. Las investigaciones de Carothers no sólo confirmaron la existencia de moléculas de altísimo peso molecular, sino que también condujeron al desarrollo del nailon, la primera fibra totalmente sintética utilizada en productos de consumo.
“The Establishment of Modern Polymer Science By Wallace H. Carothers” folleto conmemorativo producido por el programa National Historic Chemical Landmarks de la American Chemical Society en 2000 (PDF).
Cuando Wallace H. Carothers se incorporó al personal de investigación de E.I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) a principios de 1928, la ciencia de los polímeros estaba todavía en pañales, mal entendida y llena de incertidumbres.
A principios del siglo XX, los químicos habían aprendido que muchos materiales eran poliméricos, incluidas sustancias naturales como las proteínas, la celulosa y el caucho. Otros polímeros se habían sintetizado en el laboratorio a partir de moléculas más pequeñas como el estireno, el cloruro de vinilo y el ácido acrílico. Al menos un polímero sintético, la baquelita, una resina dura producida a partir de fenol y formaldehído por Leo H. Baekeland en 1907, tuvo un gran éxito comercial. Los químicos también sabían que los polímeros eran moléculas de alto peso molecular (por ejemplo, 40.000 o más) formadas por un gran número de unidades químicas más pequeñas. Pero no estaba claro cómo se organizaban y mantenían unidas estas unidades. Muchos químicos eminentes creían que los polímeros eran agregados, quizás coloides, formados por moléculas relativamente pequeñas que se mantenían unidas por alguna fuerza intermolecular de naturaleza incierta.
Macromoléculas
Fuente: www.chemistrydaily.com.Pectin es un polímero de cadena larga compuesto por moléculas de ácido péctico y ácido pectínico (véase la estructura más abajo). Como estos ácidos son azúcares, la pectina se denomina polisacárido. Se obtiene de las cáscaras de los cítricos y de los restos de las manzanas. En la planta/fruta, la pectina es el material que une las células de la planta.
Fuente: www.cybercolloids.net.The las cadenas de pectina forman una red porque algunos de los segmentos de las cadenas de pectina se unen por cristalización para formar una red tridimensional en la que se mantienen el agua, el azúcar y otros materiales. La formación de un gel se debe a cambios físicos o químicos que tienden a disminuir la solubilidad de la pectina y esto favorece la formación de pequeños cristales localizados. El factor más importante que influye en la tendencia de la pectina a la gelificación es la temperatura. Al enfriar una solución caliente que contiene pectina, disminuye el movimiento de las moléculas y aumenta su tendencia a combinarse en una red de gel. Esta capacidad hace que la pectina sea un buen espesante para muchos productos alimentarios, como jaleas y mermeladas. Si hay suficiente azúcar en la mezcla, la pectina forma un gel firme.
Revista de polímeros
Las propiedades características de los plásticos son el resultado directo de la estructura molecular única de estos materiales. Yendo más allá, la variación de las propiedades de los distintos plásticos se debe a la diversidad de su estructura. Los plásticos son polímeros de muy alta masa molecular. Para mejorar sus propiedades, suelen contener aditivos, como cargas y refuerzos, antidegradantes y estabilizadores, retardadores de la llama y plastificantes. Sin embargo, los atributos subyacentes de un material plástico están determinados por el polímero.
Los polímeros son macromoléculas que se basan en una estructura construida, principal o completamente, a partir de un gran número de unidades estructurales similares unidas entre sí. A menudo llamados cadenas, el polímero está formado por unidades repetitivas, similares a los eslabones. Los polímeros se forman a través de un proceso conocido como polimerización, en el que las moléculas de monómero se unen entre sí mediante una reacción química que da lugar a una red tridimensional de largas cadenas poliméricas individuales formadas por unidades repetidas más pequeñas.