Polimerización radical
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].
Mecanismo de polimerización del estireno
Los polímeros son moléculas orgánicas gigantes de cadena larga que se ensamblan a partir de muchas moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Los polímeros están formados por muchas unidades monoméricas que se repiten en largas cadenas. Un polímero es análogo a un collar hecho de muchas cuentas pequeñas (monómeros). Muchos monómeros son alquenos u otras moléculas con dobles enlaces que reaccionan por adición a sus dobles enlaces insaturados.
Los electrones del doble enlace se utilizan para unir dos moléculas de monómero. Esto se representa con las flechas rojas que se desplazan desde una molécula hasta el espacio entre dos moléculas donde se formará un nuevo enlace. La formación del polietileno a partir del etileno (ethene) puede ilustrarse en el gráfico de la izquierda de la siguiente manera. En el polímero completo, todos los dobles enlaces se han convertido en enlaces simples. No se ha perdido ningún átomo y se puede ver que los monómeros sólo se han unido en el proceso de adición. Una representación sencilla es -[A-A-A-A]-. El polietileno se utiliza en bolsas de plástico, botellas, juguetes y aislamiento eléctrico.
Polímeros de etileno
Un polímero es simplemente una molécula grande, a veces muy grande, formada por la unión repetitiva de muchas moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. La naturaleza hace un amplio uso de los polímeros biológicos. La celulosa, por ejemplo, es un polímero formado por unidades monoméricas repetidas de glucosa; las proteínas son polímeros formados por monómeros repetidos de aminoácidos; y los ácidos nucleicos son polímeros formados por monómeros repetidos de nucleótidos.
Los polímeros sintéticos, como el polietileno, son mucho más sencillos desde el punto de vista químico que los biopolímeros, pero sus estructuras y propiedades siguen siendo muy diversas, dependiendo de la identidad de los monómeros y de las condiciones de reacción utilizadas para la polimerización. Los polímeros sintéticos más sencillos son los que resultan cuando se trata un alqueno con una pequeña cantidad de un catalizador adecuado.
El etileno, por ejemplo, da lugar al polietileno, un enorme alcano que puede tener un peso molecular de hasta 6 millones de amu y puede contener hasta 200.000 unidades de monómero incorporadas a una gigantesca cadena de hidrocarburos. La producción mundial de polietileno es de aproximadamente 80 millones de toneladas métricas al año.
Polimerización por adición
La polimerización por adición se produce cuando una molécula de monómero contiene alquenos o alquinos. Conozca la polimerización del poli(alqueno), el poli(eteno) y el poli(propeno) y cómo eliminarlos correctamente para ayudar al medio ambiente.
Poli(alqueno)En condiciones adecuadas, normalmente se unen entre 2.000 y 100.000 monómeros de alqueno para hacer una variedad de polímeros de adición. Durante el proceso de polimerización por adición, los enlaces pi de los dobles enlaces de cada molécula de alqueno se rompen, permitiendo así que los enlaces libres se unan entre sí para formar una cadena conocida como poli(alqueno) o politeno. Esta cadena contiene unidades que se repiten, conocidas como unidades repetitivas.
La polimerización por adición da lugar a la formación de poli(alquenos) que contienen enlaces simples que mantienen el carbono. Esto hace que, en general, no sean reactivos y sean químicamente inertes. Estas propiedades hacen que su uso sea seguro y duradero, pero esta durabilidad también significa que no son biodegradables cuando se dejan en el medio ambiente. Esto los convierte en un peligro de contaminación. Ahora pasamos a los polímeros de adición más específicos, el poli(etileno) y el poli(propeno). Durante la polimerización del eteno, miles de moléculas de eteno se unen para formar el poli(eteno) (también conocido como polietileno o politeno). El poli(etileno) es, con mucho, el polímero de adición más popular.