Polimerización
La polimerización es el proceso de formación de macromoléculas más grandes a partir de subunidades más simples conocidas como monómeros. Aprende a contrastarlos, interpretarlos y analizarlos, así como a revisar otras definiciones, tipos y ejemplos.
Principios de los polímeros’Polímero’ viene del griego y significa ‘muchas partes’. Un polímero es una molécula larga formada por muchos componentes idénticos o similares unidos por enlaces covalentes, como un tren formado por una cadena de vagones. La mayoría de las moléculas grandes, o macromoléculas, son polímeros. Las unidades de repetición que sirven como bloques de construcción de un polímero son pequeñas moléculas llamadas monómeros. ¿Cómo se unen estos monómeros? La polimerización es el proceso de conexión de estos monómeros y la creación de grandes macromoléculas de diferentes tamaños y formas. La polimerización es similar a la construcción de un gran edificio con el mismo tipo de bloques de Lego. Los bloques pueden conectarse de varias maneras para crear una estructura más grande y con formas más complejas que el bloque de Lego original por sí solo. Los dos tipos principales de polimerización son la polimerización por adición y la polimerización por condensación.
Polimerización por adición
K. Horie (Japón), M. Barón (Argentina), R. B. Fox (EE.UU.), J. He (China), M. Hess (Alemania), J. Kahovec (República Checa), T. Kitayama (Japón), P. Kubisa (Polonia), E. Maréchal (Francia), W. Mormann (Alemania), G. Swift (EE.UU.), D. Tabak (Brasil), J. Vohlídal (República Checa), E. S. Wilks (EE.UU.), W. J. Work (EE.UU.)
Las reacciones químicas de los polímeros han recibido gran atención durante las dos últimas décadas. Muchos polímeros reactivos y funcionales de importancia fundamental e industrial se preparan mediante reacciones de polímeros lineales o reticulados y mediante la introducción de grupos reactivos, catalíticamente activos o de otro tipo en las cadenas poliméricas. Las características de las reacciones de polímeros son sensiblemente diferentes de las de las reacciones de polimerización. Las definiciones básicas de las reacciones de polimerización se han incluido en los documentos originales [1] y revisados [2] del Glosario de Términos Básicos en la Ciencia de los Polímeros publicado por la Comisión de Nomenclatura Macromolecular de la IUPAC. Además, la Comisión ha discutido y presentado la Clasificación y Definiciones Básicas de las Reacciones de Polimerización [3] y la Terminología sobre Cinética y Termodinámica de la Polimerización [4]. En cuanto a las reacciones de los polímeros, se han definido los términos relativos a la degradación, el envejecimiento y las transformaciones químicas relacionadas de los polímeros [5]. Sin embargo, no se ha definido una terminología clara y uniforme que abarque todo el campo de las reacciones y la funcionalización de los polímeros, a pesar de la creciente importancia de este campo. Por ejemplo, la química combinatoria que utiliza perlas de polímeros reactivos se ha convertido en un nuevo campo en los últimos años. El desarrollo de una terminología uniforme para estas áreas multidisciplinares puede ayudar mucho a la comunicación y evitar confusiones.
Polimerización por crecimiento de la cadena
En la química de los polímeros, la polimerización (inglés americano), o polimerización (inglés británico), es un proceso de reacción de moléculas de monómero entre sí en una reacción química para formar cadenas de polímeros o redes tridimensionales[2][3][4] Hay muchas formas de polimerización y existen diferentes sistemas para clasificarlas.
En los compuestos químicos, la polimerización puede ocurrir a través de una variedad de mecanismos de reacción que varían en complejidad debido a los grupos funcionales presentes en los reactivos[4] y sus efectos estéricos inherentes. En las polimerizaciones más sencillas, los alquenos forman polímeros a través de reacciones radicales relativamente simples; en cambio, las reacciones que implican la sustitución en un grupo carbonilo requieren una síntesis más compleja debido a la forma en que se polimerizan los reactivos[4] Los alcanos también pueden polimerizarse, pero sólo con la ayuda de ácidos fuertes[5].
Como los alquenos pueden polimerizar en reacciones radicales algo sencillas, forman compuestos útiles como el polietileno y el cloruro de polivinilo (PVC),[4] que se producen en altos tonelajes cada año[4] debido a su utilidad en los procesos de fabricación de productos comerciales, como tuberías, aislamientos y envases. En general, los polímeros como el PVC se denominan “homopolímeros”, ya que están formados por cadenas o estructuras largas repetidas de la misma unidad monomérica, mientras que los polímeros que constan de más de una unidad monomérica se denominan copolímeros (o copolímeros)[6].
La energía en las reacciones químicas
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.