Polímeros y medio ambiente
Todo el mundo está familiarizado con los polímeros. El polietileno en el plástico, y el nylon, son dos polímeros comunes que se utilizan a diario, entre otros muchos. Hay dos tipos principales de polímeros: los de adición y los de condensación. Ambos se forman de forma diferente y tienen características estructurales distintas.
Los polímeros de adición se componen de varios monómeros insaturados unidos entre sí. Por ejemplo, el polietileno es un polímero de adición. Su monómero es el etileno (CH2CH2), con el doble enlace carbono-carbono roto, y un sitio de enlace extra libre en cada átomo de carbono. Este monómero de etileno se une a otros monómeros de etileno, formando una gran cadena de monómeros, conocida formalmente como polietileno (poly significa “múltiple”).
En los polímeros de adición que se forman mediante reacciones de adición, los enlaces se reorganizan para que los monómeros se unan, y no se pierden átomos ni grupos funcionales en el proceso. Por otro lado, los polímeros de condensación se forman mediante reacciones de condensación, en las que dos moléculas se unen para formar una molécula más grande, al tiempo que se pierde una molécula más pequeña, como el agua o el metanol. En resumen, tanto los polímeros de adición como los de condensación están compuestos por varios monómeros, pero las reacciones de adición implican la reorganización de los enlaces moleculares, mientras que en las reacciones de condensación, los monómeros pierden átomos o pequeñas moléculas para crear un sitio de unión.
Impacto negativo de los polímeros en la salud humana
Un gran número de materiales poliméricos importantes y útiles no se forman por polimerización por adición, sino que proceden por transformaciones convencionales de grupos funcionales de reactivos polifuncionales. Estas polimerizaciones a menudo (pero no siempre) ocurren con la pérdida de un pequeño subproducto, como el agua, y generalmente (pero no siempre) combinan dos componentes diferentes en una estructura alternante. El poliéster Dacron y la poliamida Nylon 66, mostrados aquí, son dos ejemplos de polímeros sintéticos de condensación, también conocidos como polímeros de crecimiento gradual. A diferencia de la polimerización por adición, que en la mayoría de los casos se produce por la formación de enlaces carbono-carbono, los polímeros de crecimiento escalonado suelen crecer por la formación de enlaces carbono-heteroátomo (C-O y C-N en el Dacrón y el Nylon, respectivamente). Aunque los polímeros de este tipo pueden considerarse copolímeros alternantes, la unidad monomérica que se repite suele definirse como una fracción combinada.
Algunos ejemplos de polímeros de condensación naturales son la celulosa, el almidón, las cadenas polipeptídicas de las proteínas y el poli(ácido β-hidroxibutírico), un poliéster sintetizado en gran cantidad por ciertas bacterias del suelo y del agua.
Efectos de los polímeros en el medio ambiente
En la química de los polímeros, los polímeros de condensación son cualquier tipo de polímeros cuyo proceso de polimerización implica una reacción de condensación (es decir, se produce una pequeña molécula, como agua o metanol, como subproducto). Los polímeros de condensación se forman por policondensación, cuando el polímero se forma por reacciones de condensación entre especies de todos los grados de polimerización, o por polimerización en cadena por condensación, cuando el polímero se forma por adición secuencial de monómeros a un sitio activo en una reacción en cadena. Las principales formas alternativas de polimerización son la polimerización en cadena y la poliadición, que dan lugar a polímeros de adición.
2. El término anterior “policondensación” era sinónimo de “polimerización por condensación”. Las definiciones actuales de policondensación y polimerización de cadena por condensación se englobaban en el término anterior de “policondensación”[1].
La polimerización por condensación es una forma de polimerización por etapas. Los polímeros lineales se producen a partir de monómeros bifuncionales, es decir, compuestos con dos grupos finales reactivos. Los polímeros de condensación más comunes son las poliamidas, los poliacetales y las proteínas[2][3].
Ejemplos de polímeros de condensación
En este caso -y en el de otras moléculas, como las enzimas, las proteínas y el ARN- los organismos vivos son los responsables de la síntesis. Por otro lado, los biopolímeros y plásticos sintéticos pasan por un proceso de polimerización, que se realiza con elementos procedentes de fuentes renovables, en sustitución de los derivados del petróleo.
El polímero común es una macromolécula formada por repeticiones de pequeñas unidades estructurales, conocidas como monómeros. En el polímero biodegradable producido por los seres vivos, como los péptidos, los polisacáridos, el ARN y el ADN, las unidades monoméricas son nucleótidos, aminoácidos y azúcares.
El maíz, que produce almidón, y la caña de azúcar, que produce celulosa, son dos ejemplos de fuentes de polímeros biodegradables. Además, otras fuentes presentan una vida más corta que los fósiles, como el petróleo, que tarda muchos años en formarse.
A pesar de que la celulosa se descubrió en la segunda mitad del siglo XIX, la investigación sobre ella se archivó durante un tiempo debido a las guerras mundiales. Durante este periodo, los estudios se han centrado en la producción de polímeros derivados del petróleo.