Polimerización
Entre otras aplicaciones, la química orgánica ha tenido un enorme impacto en el desarrollo de los materiales modernos llamados polímeros. Muchos objetos de la vida cotidiana están compuestos por polímeros; curiosamente, también lo están varios materiales biológicos importantes.
Ahora imaginemos además que el doble enlace de la segunda molécula de etileno se abre y ataca a una tercera molécula de etileno, que también abre su doble enlace y ataca a una cuarta molécula de etileno, y así sucesivamente. El resultado final es una molécula larga y prácticamente interminable:
Esta molécula larga y casi interminable se llama polímeroUna molécula larga formada por cientos o miles de unidades repetitivas. (del griego que significa “muchas partes”). La parte original -el etileno- se llama monómeroLa unidad repetida de un polímero. (que significa “una parte”). El proceso de fabricación de un polímero se llama polimerizaciónEl proceso de fabricación de un polímero.. Un polímero es un ejemplo de macromolécula, nombre que recibe una molécula de gran tamaño.
Los polímeros simples reciben el nombre de sus monómeros; el polímero de etileno se denomina formalmente poli(etileno), aunque en el uso común, los nombres se utilizan sin paréntesis: polietileno. Como la adición de un monómero a otro forma este polímero, el polietileno es un ejemplo de un tipo de polímero llamado polímeros de adición. La figura 16.5 “Algunos monómeros y sus polímeros de adición” enumera algunos polímeros de adición y sus monómeros. Uno de ellos, el poli(óxido de etileno), no resulta de la apertura de un doble enlace sino de la apertura de un anillo en el monómero; sin embargo, el concepto de unión con otros monómeros es el mismo.
Propiedades de los polímeros
Los polímeros sintéticos se producen mediante reacciones químicas, denominadas “polimerizaciones”. Las polimerizaciones se producen de diversas formas -demasiadas para examinarlas aquí-, pero estas reacciones consisten en la unión química repetitiva de moléculas individuales, o monómeros. Diversas combinaciones de calor, presión y catálisis alteran los enlaces químicos que mantienen unidos a los monómeros, haciendo que se unan entre sí. La mayoría de las veces lo hacen de forma lineal, creando cadenas de monómeros llamadas polímeros.
Algunas polimerizaciones unen monómeros enteros, mientras que otras sólo unen porciones de monómeros y crean materiales “sobrantes”, o subproductos. Se pueden formar copolímeros utilizando dos o más monómeros diferentes. Y dos o más polímeros pueden combinarse para producir una aleación, o mezcla, que muestre las características de cada componente.
Por ejemplo, consideremos el plástico común polietileno, que se encuentra en artículos como bolsas de supermercado, juguetes y botellas. El monómero etileno está compuesto por dos átomos de carbono, cada uno de ellos unido a dos átomos de hidrógeno y que comparten un doble enlace entre sí. El polietileno está formado por una cadena de átomos de carbono con un solo enlace, cada uno de los cuales sigue llevando sus dos átomos de hidrógeno.
Definición de polímero
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 sujetapapeles, es el hilo de los clips unidos el 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.
Polimerización diferentes tipos
Los lípidos, los polisacáridos, las proteínas y los polinucleótidos son los principales grupos de macromoléculas que se encuentran en todos los organismos vivos. Estas moléculas gigantes llevan a cabo todas las funciones vitales que necesitan las células. Las macromoléculas intervienen en procesos como la digestión de los alimentos, el almacenamiento de información, la manipulación de la energía y el metabolismo. Son complejas y enormes asociaciones de subunidades moleculares que parecen imposiblemente difíciles de entender. Afortunadamente, todas están construidas según el mismo principio de construcción.
Los monómeros son pequeñas moléculas, en su mayoría orgánicas, que pueden unirse a otras moléculas similares para formar moléculas muy grandes, o polímeros. Todos los monómeros tienen la capacidad de formar enlaces químicos con al menos otras dos moléculas monoméricas.
Uno de los primeros humanos que descubrió y fabricó un polímero artificial fue el químico alemán Hans von Pechmann. Probablemente fue un accidente. En 1899 encontró una sustancia blanca, pegajosa y sospechosa en el fondo de un matraz en el que había estado intentando descomponer el diazometano. No tenía ni idea de lo que había hecho, así que encargó el análisis del material a Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner, que encontraron largas cadenas de -CH2-, a las que llamaron “polimetileno”.