Polimerización iónica: mecanismo, factores y terminación de la cadena

Resumen

El texto explica la polimerización iónica, un tipo de polimerización en cadena más selectivo que la radicalaria, que solo ocurre con monómeros que forman especies propagadoras estables. Describe cómo los sustituyentes electrodonantes favorecen la vía catiónica y los electroatrayentes la aniónica. También analiza factores como la temperatura y el disolvente, y cómo termina la cadena.

Puntos clave

La polimerización iónica es más selectiva que la radicalaria y solo ocurre con monómeros que forman especies propagadoras muy estables.
Los sustituyentes electrodonantes estabilizan carbocationes y favorecen la polimerización catiónica.
Los sustituyentes electroatrayentes estabilizan carbaniones y favorecen la polimerización aniónica.
Las temperaturas de trabajo deben ser moderadas o bajas.
Los disolventes polares próticos y apróticos no se usan porque reaccionan con el iniciador y bloquean la polimerización.
En las polimerizaciones iónicas la terminación no ocurre por combinación de dos cadenas, porque sus cargas del mismo signo se repelen.
En ausencia de agentes de terminación, las cadenas quedan como polímeros vivos que pueden reiniciar el crecimiento al añadir monómero.

Ponte a prueba

Polimerización Iónica

Las polimerizaciones iónicas son más selectivas que las radicalarias, dándose solamente a partir de aquellos monómeros que conducen a la formación de especies propagadoras que tienen una alta estabilidad, lo que les permite crecer en lugar de dar procesos colaterales de destrucción. Esta estabilidad de los monómeros viene determinada por la naturaleza de los sustituyentes X e Y presentes en los monómeros. Así, los sustituyentes electróndonantes, que son capaces de estabilizar la carga positiva presente en los carbocationes, estabilizan a la especie activa propagadora que presenta dicha carga y por tanto favorece la polimerización en cadena catiónica. Por otra parte, los sustituyentes electrónatrayentes, al ser capaces de estabilizar la carga negativa de un carbanión, estabilizan por tanto a las especies activas que tengan dicha carga y por eso favorecen que se dé la polimerización en cadena aniónica.

Factores que Afectan la Polimerización Iónica

Temperatura

Las temperaturas a las que se llevan a cabo este tipo de polimerizaciones deben ser moderadas o bajas.

Disolvente

El disolvente en el que se lleva a cabo la reacción también tiene una gran importancia en el proceso, ya que va a contribuir a estabilizar las especies activas propagadoras. Los disolventes polares son aquellos en los que en su molécula puede aparecer una diferenciación de carga clara, al aparecer enlaces entre un átomo muy electronegativo y un átomo electropositivo.

El agua es un disolvente polar prótico, por presentar átomos de H que puede ceder fácilmente como protones. También hay disolventes polares que son apróticos, como la acetona. Ambos tipos de disolventes son capaces de estabilizar tanto carbocationes como carbaniones.

En las reacciones de polimerización en cadena iónica no se pueden utilizar este tipo de disolventes porque son capaces de interaccionar o reaccionar con el iniciador, evitando que éste reaccione con el monómero, evitando por tanto, que se forme la especie activa propagadora y bloqueando el proceso de polimerización.

Los disolventes apolares donde o bien no existe diferenciación de cargas o la misma es pequeña, no tendrán la capacidad para reaccionar con el iniciador del proceso de polimerización.

Terminación de la Cadena

En las polimerizaciones iónicas la terminación nunca puede ocurrir por choque de dos cadenas en crecimiento, ya que éstas presentan cargas del mismo signo que se repelen, por lo que no se puede producir una terminación por combinación. La terminación de la cadena se da por reacción de la misma con otras especies presentes en el medio de reacción, llamados agentes de terminación. En ausencia de estos agentes las cadenas poliméricas no mueren, sino que terminan su crecimiento al consumirse el monómero disponible, conduciendo a los denominados polímeros vivos. Se llaman así por la capacidad que tiene de reiniciar la polimerización cuando se añaden nuevas cantidades de monómero.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la polimerización iónica no puede terminar por combinación de dos cadenas?

Porque las cadenas en crecimiento presentan cargas del mismo signo que se repelen. Por eso la terminación se produce por reacción con agentes de terminación presentes en el medio.

¿Qué son los polímeros vivos?

Son cadenas que, en ausencia de agentes de terminación, no mueren al consumirse el monómero. Pueden reiniciar la polimerización cuando se añade nuevo monómero.

¿Por qué no se deben usar disolventes polares en la polimerización iónica?

Porque pueden interaccionar o reaccionar con el iniciador, impidiendo que este reaccione con el monómero. Así no se forma la especie activa propagadora y el proceso se bloquea.