¿Por qué los distintos polímeros tienen propiedades diferentes?
Un polímero es una sustancia formada por moléculas de gran masa molecular compuestas por unidades estructurales repetidas, o monómeros, conectadas por enlaces químicos covalentes. La palabra deriva del griego, πολυ, polu, “muchos”; y μέρος, meros, “parte”. Ejemplos bien conocidos de polímeros son los plásticos, el ADN y las proteínas.
Aunque el término polímero en el uso popular sugiere “plástico”, los polímeros comprenden una gran clase de materiales naturales y sintéticos con una variedad de propiedades y propósitos. Los materiales poliméricos naturales, como la goma laca y el ámbar, se utilizan desde hace siglos. Los biopolímeros, como las proteínas (por ejemplo, el pelo, la piel y parte de la estructura ósea) y los ácidos nucleicos, desempeñan un papel crucial en los procesos biológicos. Existen otros polímeros naturales, como la celulosa, que es el principal componente de la madera y el papel.
A pesar de los importantes avances en la síntesis y la caracterización de los polímeros, la comprensión adecuada de la estructura molecular de los polímeros no llegó hasta la década de 1920. Antes de eso, los científicos creían que los polímeros eran grupos de pequeñas moléculas (llamadas coloides), sin pesos moleculares definidos, mantenidos juntos por una fuerza desconocida, concepto conocido como teoría de la asociación. En 1922, Hermann Staudinger propuso que los polímeros estaban formados por largas cadenas de átomos unidas por enlaces covalentes, una idea que no obtuvo una amplia aceptación durante más de una década y por la que Staudinger acabó recibiendo el Premio Nobel. El químico italiano Giulio Natta y Karl Ziegler, que ganó el Premio Nobel de Química en 1963 por el desarrollo del catalizador Ziegler-Natta, hicieron una importante contribución a la ciencia de los polímeros sintéticos. En el siglo transcurrido, materiales poliméricos sintéticos como el nylon, el polietileno, el teflón y la silicona han constituido la base de una floreciente industria de polímeros.
Propiedades mecánicas de los polímeros
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su consiguiente gran masa molecular, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce propiedades físicas únicas, como dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
Propiedades químicas de los materiales compuestos
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.
Propiedades físicas de los polímeros pdf
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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. Terminará con un resumen de algunos de los problemas medioambientales más importantes creados por el amplio uso de los plásticos.