Macromoléculas
A un calor lo suficientemente alto, la excitación de las cadenas moleculares es suficiente para superar esta fuerza de unión y son libres de moverse unas sobre otras creando así un líquido viscoso. Se puede considerar que los enlaces secundarios se han fundido. La temperatura de transición vítrea (Tg) puede considerarse como la temperatura a la que se funden los enlaces secundarios.
Cuando el polímero se enfría, las fuerzas secundarias vuelven a dominar y las cadenas moleculares vuelven a un estado restringido. Esto significa que los termoplásticos pueden fundirse y refundirse, lo que permite reciclarlos fácilmente.
En los plásticos termoestables, las moléculas de cadena larga existen en una red amorfa con enlaces cruzados. Esto significa que las largas cadenas moleculares están unidas entre sí por enlaces covalentes. La formación de estos enlaces cruzados se conoce como curado.
Polimerización
Asegúrate de que comprendes bien las siguientes ideas esenciales que se han presentado anteriormente. Es especialmente importante que conozcas el significado preciso de todos los términos en negrita en el contexto de este tema.
Los plásticos y los materiales naturales como el caucho o la celulosa están compuestos por moléculas muy grandes llamadas polímeros. Los polímeros se construyen a partir de fragmentos moleculares relativamente pequeños conocidos como monómeros que se unen entre sí. La lana, el algodón, la seda, la madera y el cuero son ejemplos de polímeros naturales conocidos y utilizados desde la antigüedad. Este grupo incluye los biopolímeros, como las proteínas y los hidratos de carbono, que son componentes de todos los organismos vivos.
Los polímeros sintéticos, que incluyen el gran grupo conocido como plásticos, cobraron importancia a principios del siglo XX. La capacidad de los químicos de diseñarlos para obtener un conjunto de propiedades deseadas (fuerza, rigidez, densidad, resistencia al calor, conductividad eléctrica) ha ampliado enormemente las numerosas funciones que desempeñan en la economía industrial moderna. Este módulo trata principalmente de los polímeros sintéticos, pero incluye una sinopsis de algunos de los polímeros naturales más importantes. Finalizará con un resumen de algunos de los problemas medioambientales más importantes creados por el amplio uso de los plásticos.
Propiedades de los polímeros
Un análisis químico completo da cuenta de todos los componentes de la madera. Se dispone de una gran cantidad de datos sobre la composición química de la madera. Todas las tablas de este capítulo resumen los datos de las especies de madera de Norteamérica (Pettersen 1984).
La mayor parte de los hidratos de carbono de la madera se compone de polímeros de celulosa y hemicelulosa con cantidades menores de otros polímeros de azúcar como el almidón y la pectina (Stamm 1964). La combinación de celulosa (40-45%) y las hemicelulosas (15-25%) se denomina holocelulosa y suele representar el 65-70% del peso seco de la madera. Estos polímeros están formados por azúcares simples, principalmente, d-glucosa, d-manosa, d-galactosa, d-xilosa, l-arabinosa, ácido d-glucurónico, y cantidades menores de otros azúcares como l-ramnosa y d-fucosa. Estos polímeros son ricos en grupos hidroxilos que son responsables de la absorción de humedad a través de enlaces de hidrógeno (véase el capítulo 4).
La celulosa es la sustancia química orgánica más abundante sobre la faz de la tierra. Es un polímero de glucano de unidades de d-glucopiranosa, que están unidas por enlaces β-(1 → 4)-glucosídicos. En realidad, el bloque de construcción de la celulosa es la celobiosa, ya que la unidad de repetición en la celulosa es una unidad de dos azúcares (Figura 3.1).
Polímeros naturales
Los polímeros están por todas partes. Sólo tienes que mirar a tu alrededor. Tu botella de agua de plástico. Las puntas de goma de silicona de los auriculares de tu teléfono. El nylon y el poliéster de tu chaqueta o tus zapatillas. La goma de los neumáticos del coche familiar. Ahora mírate en el espejo. Muchas proteínas de tu cuerpo también son polímeros. Piensa en la queratina, el material del que están hechos tu pelo y tus uñas. Incluso el ADN de tus células es un polímero.
Por definición, los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión (enlace químico) de una serie de bloques de construcción. La palabra polímero viene del griego y significa “muchas partes”. Cada una de esas partes es lo que los científicos llaman un monómero (que en griego significa “una parte”). Piense en un polímero como una cadena, en la que cada uno de sus eslabones es un monómero. Estos monómeros pueden ser sencillos -sólo un átomo o dos o tres- o pueden ser complicadas estructuras en forma de anillo que contienen una docena de átomos o más.
En algunos casos, los polímeros forman redes ramificadas en lugar de cadenas simples. Independientemente de su forma, las moléculas son muy grandes. De hecho, son tan grandes que los científicos las clasifican como macromoléculas. Las cadenas de polímeros pueden incluir cientos de miles de átomos, incluso millones. Cuanto más larga sea una cadena polimérica, más pesada será. Y, en general, los polímeros más largos darán a los materiales fabricados con ellos una mayor temperatura de fusión y ebullición. Además, cuanto más larga sea la cadena de un polímero, mayor será su viscosidad (o resistencia a fluir como líquido). La razón: Tienen una mayor superficie, lo que hace que quieran adherirse a las moléculas vecinas.