Polimerización radical
PolimerizaciónLa polimerización es el proceso en el que las pequeñas unidades de monómero se unen para formar una gran molécula de polímero.Polimerización por adiciónLa polimerización por adición es un proceso en el que muchos pequeños monómeros insaturados se combinan para formar una gran molécula de polímero.Los alquenos eteno y propeno son dos importantes materias primas en la industria petroquímica que también pueden utilizarse para hacer polímeros por adición.
Cómo dibujar las fórmulas estructurales de los polímerosLa formación de poli(eteno) a partir del eteno es un ejemplo de polimerización por adición. Los pequeños monómeros insaturados de eteno se unen mediante la apertura del doble enlace, lo que les permite unirse para formar una larga cadena de carbono. Los polímeros fabricados de este modo se denominan polímeros de adición.
Los monómeros utilizados para fabricar otros polímeros de adición se dibujan con una forma similar a la del eteno, por ejemplo, el propeno. Aunque ésta es la forma habitual de dibujar la fórmula estructural del propeno, para mostrar cómo la molécula actúa como monómero y puede formar un polímero debe dibujarse de otra manera.
Tasa de polimerización
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
Aprovechamos las ventajas de utilizar envases de espuma de poliestireno, pero no solemos tener en cuenta dónde acaban. Los materiales de espuma de poliestireno no se descomponen rápidamente bajo la exposición a los elementos. Cuando se entierra en un vertedero, la espuma de poliestireno permanece intacta durante mucho tiempo. La buena noticia es que no se encuentra una gran cantidad de este contaminante en los vertederos (tal vez alrededor de \ (0,5\%\) en peso de la masa total de la basura). En la actualidad no hay una buena forma de reciclar la espuma de poliestireno, pero en el futuro, un científico creativo podría cambiar esta situación.
Los polímeros son muy diferentes de los otros tipos de moléculas orgánicas que has visto hasta ahora. Mientras que otros compuestos tienen una masa molar relativamente baja, los polímeros son moléculas gigantes de masa molar muy alta. Los polímeros son los componentes principales de todo tipo de plásticos y compuestos relacionados. Un polímero es una molécula grande formada por muchas moléculas más pequeñas unidas covalentemente en un patrón de repetición. Las pequeñas moléculas que componen el polímero se denominan monómeros. Los polímeros se forman generalmente a partir de una reacción de adición o de condensación.
Polimerización por condensación
ImprimirLos polímeros se forman por dos vías principales denominadas polimerización por adición y por condensación. En la polimerización por adición, un iniciador (o catalizador) reacciona con un monómero de partida. El resultado de esta reacción de iniciación es un monómero unido al iniciador con un enlace insatisfecho. El enlace insatisfecho queda libre para reaccionar con otro monómero, añadiéndose así a la cadena. El proceso se repite una y otra vez hasta que dos cadenas se combinan o hasta que otro iniciador se une al final de la cadena, y ambos terminan la cadena. En la polimerización por condensación, un monómero con un átomo de H (hidrógeno) expuesto se une a un monómero con átomos de OH (oxígeno-hidrógeno) expuestos. Durante la reacción, el agua se libera (se compensa) cuando el H y el OH se combinan para formar H2O (agua). En el siguiente vídeo de 4 minutos se habla de la polimerización por adición y por condensación.
A diferencia de los polímeros de adición, en los que los monómeros reaccionan para formar un único producto, en una reacción de polimerización por condensación no sólo se forma el polímero, sino que también se elimina o se pierde una pequeña molécula, normalmente agua. Los poliésteres y las poliamidas son los dos tipos de polímeros de condensación que estudiaremos.