Propiedades de los polímeros
Los plásticos son un grupo de materiales, sintéticos o naturales, que pueden ser moldeados cuando están blandos y luego endurecidos para conservar la forma dada. Los plásticos son polímeros. Un polímero es una sustancia formada por muchas unidades repetitivas. La palabra polímero proviene de dos palabras griegas: poly, que significa muchos, y meros, que significa partes o unidades. Un polímero puede considerarse como una cadena en la que cada eslabón es el “mer” o monómero (unidad individual). La cadena se forma uniendo, o polimerizando, al menos 1.000 eslabones. La polimerización puede demostrarse haciendo una cadena con clips o uniendo muchas tiras de papel para formar una guirnalda de papel.
Los polímeros naturales, como la celulosa y el látex, se modificaron químicamente por primera vez en el siglo XIX para formar celuloide y caucho vulcanizado. El primer polímero totalmente sintético, la baquelita, se produjo en 1907. La primera fibra semisintética, el rayón, se desarrolló a partir de la celulosa en 1911. Sin embargo, no fue hasta la interrupción global causada por la Segunda Guerra Mundial, cuando las fuentes naturales de látex, lana, seda y otros materiales se volvieron difíciles de obtener, que los sintéticos se produjeron en masa. El caucho sintético era necesario para los neumáticos, y el nylon para sustituir a la seda en los paracaídas. Hoy en día, los polímeros sintéticos en forma de plásticos son de amplio uso, y la industria del plástico es una de las que más crece en Estados Unidos y en todo el mundo. La industria produce aproximadamente 150 kilogramos de polímeros por persona al año en Estados Unidos.
Tipos de polímeros
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.
Polimerización
Aunque no te des cuenta, los polímeros están a nuestro alrededor: no sólo en nuestros juguetes, ropa y multitud de productos de plástico, sino en las cosas que comemos, e incluso en nuestro cuerpo. Pero, ¿qué son exactamente los polímeros? ¿Son lo mismo que los plásticos? ¿Cómo se fabrican? ¿Y qué tienen que ver con los clips?
Digamos que te sientes creativo y decides hacer un patrón (uno plateado, uno rojo, uno plateado) que luego repites en una larga cadena. Puede que decidas tener algunos clips adicionales que salgan de la cadena principal. O puedes pensar que un clip para colgar en la pared sería una gran idea (seamos sinceros, ¿a quién no le gustaría?) y unir varias cadenas en sentido transversal para formar una red en forma de tapete.
Al igual que los clips, los monómeros son capaces de unirse en largas cadenas. Estas cadenas pueden ser lineales, ramificadas o en red. Cuando se hace una cadena de clips, es el hilo de los clips unidos lo que mantiene unida la creación. Los monómeros se unen para formar cadenas de polímeros formando enlaces covalentes, es decir, compartiendo electrones. Otros enlaces mantienen unidos los grupos de cadenas para formar un material polimérico.
Revista de polímeros
Los polímeros de ingeniería incluyen materiales naturales como el caucho y materiales sintéticos como los plásticos y los elastómeros. Los polímeros son materiales muy útiles porque sus estructuras pueden alterarse y adaptarse para producir materiales 1) con una gama de propiedades mecánicas 2) en un amplio espectro de colores y 3) con diferentes propiedades de transparencia.
Un polímero está compuesto por muchas moléculas simples que repiten unidades estructurales llamadas monómeros. Una sola molécula de polímero puede estar formada por cientos o un millón de monómeros y puede tener una estructura lineal, ramificada o en red. Los enlaces covalentes mantienen unidos los átomos de las moléculas de polímero y los enlaces secundarios mantienen unidos los grupos de cadenas de polímeros para formar el material polimérico. Los copolímeros son polímeros compuestos por dos o más tipos diferentes de monómeros.
Un polímero es un material orgánico y la columna vertebral de todo material orgánico es una cadena de átomos de carbono. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en la capa exterior. Cada uno de estos electrones de valencia puede formar un enlace covalente con otro átomo de carbono o con un átomo extraño. La clave de la estructura de los polímeros es que dos átomos de carbono pueden tener hasta tres enlaces comunes y seguir enlazándose con otros átomos. Los elementos que se encuentran con más frecuencia en los polímeros y sus números de valencia son: H, F, Cl, Bf, e I con 1 electrón de valencia; O y S con 2 electrones de valencia; n con 3 electrones de valencia y C y Si con 4 electrones de valencia.