Polímeros: Estructura, Clasificación, Propiedades y Tipos en Química
Polímeros
Los polímeros son moléculas formadas por miles de monómeros.
Macromoléculas de alto peso molecular y tamaño, formadas por miles de átomos.
Monómero: unidad de bajo peso molecular que se repite en la cadena.
Se producen mediante el método de polimerización.
Métodos de polimerización
Polimerización por adición
Ocurre en compuestos con enlace doble (alquenos). Se debe encontrar el CH3· (radical libre), CH3+ (carbocatión) o CH3− (carbanión). Los monómeros se adicionan unos a otros en tres etapas:
- Iniciación: una molécula actúa como reactivo.
- Propagación: la cadena se alarga adicionando monómeros.
- Terminación: la cadena deja de crecer.
Polimerización por condensación
Se produce por la reacción de los grupos funcionales. No todos los átomos reaccionan en una sola etapa, y se libera una molécula pequeña, casi siempre una de agua.
Clasificación según su origen
- Polímeros naturales: son los que se encuentran en la naturaleza, donde se hallan los grupos funcionales.
- Polímeros sintéticos: son creados por el ser humano en laboratorio.
Grupos funcionales
- COO: ésteres
- OH: alcoholes
- NH2: amidas
- CHO: aldehídos
- CO: cetonas
- NH2: aminas (acompañan a otro grupo funcional)
- O: éteres
- X–F, Cl, Br, I: haluros
Azúcares
Según el número de carbonos se denominan pentosas (ribosa o desoxirribosa) y hexosas (glucosa, fructosa, galactosa).
Enlace peptídico
Los monómeros de las proteínas se forman por enlace peptídico.
Estructura de las moléculas
Según la composición de monómeros
- Homopolímeros: tienen solo un tipo de monómero.
- Copolímeros: unen dos o más unidades monoméricas diferentes.
- Al azar: disposición desordenada.
- Alternados: presentan una secuencia regular.
- En bloque: bloques sucesivos de cada monómero (ejemplo: 5 blancas, 5 negras, 5 blancas, 5 negras).
- Injertados: cadenas ramificadas donde se injerta un tipo de monómero sobre otro.
Según la disposición de los polímeros
- Lineales: el monómero tiene 2 centros de ataque, por lo tanto la polimerización es unidireccional.
- Ramificados: el monómero tiene 3 o más centros de ataque.
- Entrecruzamiento: enlace entre cadenas poliméricas, que puede producirse durante la síntesis o añadiendo moléculas que lo faciliten.
Propiedades mecánicas de los polímeros sintéticos
- Resistencia a la tensión: fuerza necesaria para romper el polímero.
- Dureza: los polímeros rígidos son resistentes, no se deforman, pero se quiebran con facilidad. Los flexibles soportan la deformación y no se rompen con facilidad.
- Elongación: capacidad del polímero de estirarse sin romperse.
Clasificación según su comportamiento térmico
- Termoestables: cadenas interconectadas por ramificaciones cortas; no pueden cambiar su forma y no son reciclables.
- Termoplásticos: cadenas no unidas; se pueden fundir y moldear, y son reciclables.
Propiedades eléctricas y químicas
Son aislantes eléctricos, poco reactivos frente a ácidos y bases, y presentan estructura amorfa.
Códigos internacionales de reciclaje
- 1: PET
- 2: PEAD (PEPD)
- 3: PVC
- 4: PEBD
- 5: PP
- 6: PS
- 7: Otros
Ejemplos de polímeros
- Naturales: ADN, carbohidratos, proteínas, caucho.
- Sintéticos: plásticos, PVC, teflón, caucho sintético.
- Orgánicos: ADN, proteínas, PVC, plástico, caucho.
- Inorgánicos: poliestireno, siliconas, polifosfacenos, poligermanos.
- Homopolímeros: silicona, polipropileno, teflón, PVC.
- Heteropolímeros: poliamidas, proteínas, polifosfacenos, poligermanos.
Nomenclatura y tipos de enlace
- Prefijos numéricos: 1 met, 2 et, 3 prop, 4 but, 5 pent, 6 hex, 7 hept, 8 oct, 9 non, 10 dec.
- Alcano: enlace simple. Alqueno: enlace doble. Alquino: enlace triple.
- Compuesto orgánico: contiene carbono. Compuesto inorgánico: no contiene carbono.
Mecanismos de reacción
Ruptura homolítica: ruptura de un enlace que genera radicales.
Monómeros de los polímeros biológicos y sintéticos
- Proteínas: aminoácidos.
- Polisacáridos: monosacáridos.
- Polietileno: etileno.
- ADN: nucleótidos.
- Poliestireno: estireno.