Los polimeros

Enviado por lina

Introducción

Durante los últimos 100 años se ha
introducido una nueva clase de materiales, los denominados
plásticos. La rápida expansión y crecimiento
de estos materiales ha ocurrido a expensas de los materiales
tradicionales en aplicaciones ya establecidas, así como en
el desarrollo de nuevas aplicaciones y mercados.

Sin los materiales plásticos es difícil
concebir cómo se podrían haber desarrollado y
extendido algunos objetos característicos de la vida
moderna (tales como el teléfono, la televisión o
los ordenadores) que en las sociedades desarrolladas tanto han
ayudado a mejorar el confort y la calidad de vida.

De todas las especialidades de la Química
Orgánica, la Química de Polímeros destaca
tanto por el número de científicos que la
desarrollan en el mundo, como por ser la que exige una
formación más específica en Química
Orgánica.

Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las
substancias de alto peso molecular, que a veces aparecían
en los experimentos, eran simplemente el resultado de reacciones
fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado
cientos de polímeros.

En una primera clasificación, los materiales
poliméricos se pueden dividir en dos grandes grupos: los
polímeros naturales y los polímeros
sintéticos, denominándose estos últimos
generalmente como materiales plásticos. Los
polímeros son moléculas de gran tamaño
formadas por la unión de compuestos orgánicos
(monómeros) mediante enlaces covalentes.

Por consiguiente, esta investigación
estará enfocada en algunos términos relacionados
con los polímeros, de los cuales se desarrollaran cada
unos de estos puntos de manera clara y concisa, gracia al apoyo
de diversas fuentes bibliográficas que sirvieron para
recoger un buen contenido sobre este tema.

Los
polímeros

¿Que son los polímeros?

Un polímero puede definirse como un material
constituido por moléculas formadas por unidades
constitucionales que se repiten de una manera más o menos
ordenada. Dado el gran tamaño de estas moléculas,
reciben el nombre de macromoléculas. Es decir, que los
polímeros son compuestos químicos cuyas
moléculas están formadas por la unión de
otras moléculas más pequeñas llamadas
monómeros, las cuales se enlazan entre sí como si
fueran los eslabones de una cadena. Estas cadenas, que en
ocasiones presentan también ramificaciones o
entrecruzamientos, pueden llegar a alcanzar un gran
tamaño, razón por la cual son también
conocidas con el nombre de macromoléculas. Habitualmente
los polímeros reciben, de forma incorrecta, el nombre de
plásticos, que en realidad corresponde tan sólo a
un tipo específico de polímeros, concretamente los
que presentan propiedades plásticas (blandas, deformables
y maleables con el calor).

Los polímeros, del griego poli (mucho) y meros
(partes), reciben también el nombre de
macromoléculas, debido al enorme tamaño de las
moléculas que los componen. Estas moléculas
gigantes tienen pesos moleculares más de cien veces
mayores que los de moléculas pequeñas como el
agua.

La mayor parte de los polímeros están
formados por estructuras de carbón y por tanto se
consideran compuestos orgánicos. Aunque existen
polímeros naturales de gran valor comercial, la mayor
parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria,
son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones
variadas

Clasificación de los
polímeros

Los polímeros pueden clasificarse de diferentes
maneras, y a su vez, esas clasificaciones, pueden subdividirse en
otras. Partiremos de lo más básico a lo más
complejo:

De acuerdo a su origen: Naturales y
sintéticos

Los polímeros naturales son todos
aquellos que provienen de los seres vivos, y por lo tanto,
dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad
de ellos. Las proteínas, los polisacáridos, los
ácidos nucleicos son todos polímeros naturales
que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto
se les llama biopolímeros. Otros ejemplos son la seda,
el caucho, el algodón, la madera (celulosa), la
quitina, etc.
Los polímeros sintéticos son
los que se obtienen por síntesis ya sea en una
industria o en un laboratorio, y están conformados a
base de monómeros naturales, mientras que los
polímeros semisinteticos son resultado de la
modificación de un monómero natural. El vidrio,
la porcelana, el nailon, el rayón, los adhesivos son
ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que
la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo son de
polímeros semisinteticos. Hoy en día, al
fabricarse polímeros se le pueden agregar ciertas
sustancias que modifican sus propiedades, ya sea
flexibilidad, resistencia, dureza, elongación,
etc.
Polímeros semisintéticos: Se
obtienen por transformación de polímeros
naturales. Ejemplo: caucho vulcanizado, etc.

Según sus propiedades
Físicas:

a) Termoestables: son polímeros que no se pueden
fundir a través de un proceso de calentamiento simple,
puesto que su masa es tan dura que necesita temperaturas muy
elevadas para sufrir algún tipo de
destrucción.

b) Elastómeros: son polímeros que aunque
pueden ser deformados, una vez que desaparece el agente que
causó la pérdida de su forma pueden retornar a
ella. tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos
a una deformación de ella. Ej. Caucho
vulcanizado.

c) Termoplásticos: este es un tipo de
polímeros que tienen facilidad para ser fundidos, y por lo
tanto pueden ser moldeados. Si tienen una estructura regular y
organizada, pertenecen a la subdivisión de los
cristalinos, pero si su estructura es desorganizada e irregular,
se consideran amorfos.

d) Resinas = Son polímeros termoestables que
sufren una transformación química cuando se funden,
convirtiéndose en un sólido que al volverse a
fundir, se descompone. Ej. PVC, Baquelita y Plexiglas.

e) Fibras = Tienen la forma de hilos. Se producen cuando
el polímero fundido se hace pasar a través de unos
orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada
y se le aplica un estiramiento.

Según su proceso de
obtención:

Los polímeros se obtiene gracias a la
polimerización, en esta los monómeros se agrupan
entre si y forman el polímero.

a) Por condensación: son polímeros
obtenidos como consecuencia de la unión de
monómeros propiciada por una eliminación
molecular.

b) Por adición: son polímeros que resultan
de la unión de monómeros por medio de enlaces
múltiples.

Según sus monómeros:

a) Homopolímeros: son polímeros que
están constituidos por monómeros
idénticos.

b) Copolímeros: son polímeros que
están constituidos por diversos sectores repetidos, los
cuales son iguales entre sí, pero las cadenas que forman
esos sectores son diferentes las unas de las otras.

Según la orientación de sus
monómeros:

a) Polímeros lineales: son aquellos que, como su
nombre lo dice, cuentan con una estructura lineal.

b) Polímeros ramificados: son aquellos que
además de la cadena principal, presentan varias de
carácter secundario.

Polímeros
de condensación

Se forman por la eliminación de agua u otra
molécula sencilla entre monómeros. No se usan
iniciador, sino que las moléculas que se van a polimerizar
tienen grupos funcionales que reaccionan lentamente entre
sí. Por ejemplo agua.

Entre los polímeros que se obtienen por este
método están:

Polialmidias

Poliésteres

Polieuretanoas

Resinas fenol-formaldehído

Melamina-formaldehído

La melanina-formaldehído se usa para elaborar
vajillas de buena calidad.

Podemos resumir las características de
polímeros de condensación, de la siguiente
manera:

Formación de poliésteres, poliamidas,
poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación
de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como
ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre
otros (polimerización del tipo poliésteres y
poliamidas.).
Formación de polihidrocarburos, por
eliminación de halógenos o haluros de
hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos
o de haluros metálicos (policondensación del
tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.).
Formación de polisulfuros o
poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de
sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y
sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por
oxidación de dimercaptanos (policondensación
del tipo Thiokol.).

Debido a esto, la masa molecular del polímero no
es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular
del monómero. Los polímeros de condensación
se dividen en dos grupos:

Los Homopolímeros.

Polietilenglicol

Siliconas

Los Copolímeros.

Baquelitas.

Poliésteres.

Poliamidas.

La polimerización en etapas (condensación)
necesita al menos monómeros bifuncionales. Deben de saber
que los polímeros pueden ser maquinables.

Ejemplo: HOOC–R1–NH2

Si reacciona consigo mismo, entonces:

2 HOOC–R1–NH2 <—-> HOOC–R1–NH· +
·OC–R1–NH2 + H2O <—-> HOOC–R1-NH–CO–R1–NH2 +
H2O

Polímeros
por adición

Los polímeros son un tipo de moléculas
orgánicas (macromoléculas), que se encuentran
constituidas por la unión de monómeros, o lo que es
lo mismo, moléculas pequeñas.

Los polímeros están constituidos por las
uniones de miles de moléculas pequeñas
(monómeros), formando así grandes cadenas de formas
variadas.

Hay polímeros naturales que tienen gran
importancia en el comercio y en la industria, como puede ser el
caso del algodón, que se encuentra formado por numerosas
fibras de celulosa. Otros ejemplos de polímeros naturales
como la seda, o la lana. La gran mayoría de los
polímeros que usamos actualmente son de origen
sintético.

Para entender los polímeros de adición, es
importante dejar claro el concepto de polimerización, el
cual consiste en una reacción a través de la que se
sintetizan polímeros partiendo de sus
monómeros.

Dicha reacción se realiza siguiendo diferentes
mecanismos, pudiendo ser una polimerización por pasos, o
en cadena. Sea como sea, el tamaño de la cadena va a
depender de la temperatura y del tiempo que dure la
reacción, pudiendo así, cada cadena un
tamaño diferente y por lo tanto, también una masa
molecular diferente.

Podemos resumir las características de
polímeros de adición, de la siguiente
manera:

Adición de moléculas pequeñas
de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace
sin eliminación de ninguna parte de la molécula
(polimerización de tipo vinilo).
Adición de pequeñas moléculas
de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin
eliminación de ninguna parte de la molécula
(polimerización tipo epóxido).
Adición de pequeñas moléculas
de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace
con eliminación de una parte de la molécula
(polimerización alifática del tipo
diazo).
Adición de pequeñas moléculas
unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de
una parte de la molécula (polimerización del
tipo a -aminocarboxianhidro).
Adición de birradicales formados por
deshidrogenación (polimerización tipo
p-xileno).

Los polímeros pueden ser lineales, cuando se
encuentran formados por una sola cadena de monómeros, o
polímeros ramificados.

Existen diferentes procesos para poder unir
monómeros con el fin de formar grandes moléculas,
así los polímeros se clasifican de diferentes
maneras, según su origen, su mecanismo de
polimerización, su composición química, sus
aplicaciones, o también por las condiciones experimentales
en la reacción, etc.

Los polímeros de adición se encuentran
dentro del grupo de polímeros clasificados según su
mecanismo de polimerización.

De este modo, los polímeros de adición son
polímeros en los que en su reacción no se produce
la liberación de compuestos de masa molecular baja. Se
lleva a cabo la polimerización en este tipo de
polímeros, cuando está presente un catalizador, que
provoca la unión de un polímero detrás del
otro, hasta el final de la reacción. Es decir, un
polímero de adición se forma cuando tiene un
catalizador y también una temperatura favorable para su
formación, pues dichos factores harán que el
alqueno abra su doble enlace, de manera que quede una valencia
libre de cada átomo de carbono participante, pudiendo
así añadirse moléculas de monómeros,
hasta llegar a conseguir un polímero concreto.

Propiedades físicas de los
polímeros

Las propiedades físicas de estas moléculas
difieren bastante de las propiedades de los monómeros que
las constituyen.

Las propiedades van a estar influenciadas por la
estructura interna, presencia de fuerzas intermoleculares,
etc.

Al ser grandes moléculas, la estructura es
generalmente amorfa.

Notable plasticidad, elasticidad y resistencia
mecánica.

Alta resistividad eléctrica.

Poco reactivos ante ácidos y bases.

Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en
construcción: PVC, baquelita, etc.

Otros pueden ser muy flexibles (polietileno),
elásticos (caucho), resistentes a la tensión
(nailon), muy inertes (teflón), etc.

Utilidad de los siguientes polímeros

El nailon 6.6

El nailon 6,6 tiene un monómero, que se repite n
veces, cuanto sea necesario para dar forma a una fibra. El primer
6 que acompaña al nailon nos dice el número de
carbonos de la amida y la segunda cifra es el número de
carbonos de la cadena ácida.

El nailon 6,6 se sintetiza por condensación en el
laboratorio a partir del monómero cloruro del adipoilo y
el monómero hexametilén diamina. Pero en una planta
industrial de nailon, se fabrica generalmente haciendo reaccionar
el ácido adípico (derivado del fenol) con la
hexametiléndiamina (derivado del amoniaco).

Polipropileno (PP)

Es el polímero termoplástico, parcialmente
cristalino, que se obtiene de la polimerización del
propileno (o propeno). Reciclable, versátil, transpirable.
Alfombras, juguetes, prendas térmicas, salpicaderos,
etc.

El poliuretano

El poliuretano (PUR) es un polímero que se
obtiene mediante condensación de polioles combinados con
polisocianatos. Se subdivide en dos grandes grupos: termoestables
y termoplásticos (poliuretano termoplástico). Los
poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy
utilizadas como aislantes térmicos y como espumas
resilientes; pero también existen poliuretanos que son
elástómeros, adhesivos y selladores de alto
rendimiento, pinturas, fibras, sellantes, para embalajes, juntas,
preservativos, componentes de automóvil, en la industria
de la construcción, del mueble y múltiples
aplicaciones más. Los poliuretanos rígidos de
densidad más elevada (150-1200 kg/m³) son usados para
elaborar componentes de automóviles, yates, muebles y
decorados.

El poliéster

El poliéster (C10H8O4) es una categoría de
polímeros que contiene el grupo funcional éster en
su cadena principal. Los poliésteres que existen en la
naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término
poliéster generalmente se refiere a los poliésteres
sintéticos (plásticos), provenientes de fracciones
pesadas del petróleo. El poliéster
termoplástico más conocido es el PET. El PET
está formado sintéticamente con etilenglicol
más tereftalato de dimetilo, produciendo el
polímero o poltericoletano. Como resultado del proceso de
polimerización, se obtiene la fibra, que en sus inicios
fue la base para la elaboración de los hilos para coser y
que actualmente tiene múltiples aplicaciones, como la
fabricación de botellas de plástico que
anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través
de la condensación de dioles (grupo funcional
dihidroxilo).

Las resinas de poliéster (termoestables) son
usadas también como matriz para la construcción de
equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de
pinturas. Para dar mayor resistencia mecánica suelen ir
reforzadas con cortante, también llamado endurecedor o
catalizador, sin purificar.

El poliéster es una resina termoestable obtenida
por polimerización del estireno y otros productos
químicos. Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy
resistente a la humedad, a los productos químicos y a las
fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de
fibras, recubrimientos de láminas, etc.

Poliestireno (PS)

Es un plástico que se obtiene por un proceso
denominado polimerización, que consiste en la unión
de muchas moléculas pequeñas para lograr
moléculas muy grandes. La sustancia obtenida es un
polímero y los compuestos sencillos de los que se obtienen
se llaman monómeros. Fue obtenido por primera vez en
Alemania por la I.G. Faberindustrie, en el año 1930. Es un
sólido vítreo por debajo de 100 ºC; por encima
de esta temperatura es procesable y puede dársele
múltiples formas.

Mecanismos: Radicales libres o iónicos

Condiciones experimentales de
polimerización

Emulsión, suspensión o en
bloque

Termoplástico, duro, aislante. Juguetes, envases,
aislante, etc.

Polietileno (PE)

Es químicamente el polímero más
simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Por su
alta producción mundial (aproximadamente 60 millones de
toneladas son producidas anualmente). Es también el
más barato, siendo uno de los plásticos más
comunes. Además, es termoplástico, aislante
térmico, inerte químicamente. Tuberías,
persianas, bolsas, botellas, vasos, film transparente, etc. Es
químicamente inerte. Se obtiene de la
polimerización del etileno (de fórmula
química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que
deriva su nombre.

Importancia que tiene el petróleo en nuestro
país

Desde 1958 hasta la década del siglo XX, el
petróleo ha jugado un papel decisivo en los destinos de la
nación. Este recurso ya conocido y empleado por los
indígenas precolombinos a partir de los rezumaderos o
"menes" se convertiría más tarde en el motor
impulsador de la economía de Venezuela y factor primordial
de cambios. Actualmente las reservas de petróleo alcanzan
76.800 millones de barriles. Ello significa que todavía
seguimos dentro de los esquemas de una economía
monoproductora, pero con tendencias hacia una variada
proyección, tanto industrial como agropecuaria.

Pero, no obstante esas tendencias, siempre se
manifestaron preocupaciones en torno al comportamiento del
negocio petrolero a escala mundial: hoy en día sigue
siendo el petróleo importante factor es la economía
nacional por la fuerte entrada de divisas que ese producto nos
deja de sus transacciones comerciales con el Exterior. Mas, el
paisaje macroeconómico ya no se presenta
sólidamente atad a un sólo producto pues ya se ha
entrado de lleno en fases de industrialización y
reforzamiento de las actividades agropecuarias; ellas con el
petróleo forman la base triangular para el desarrollo
futuro del país.

Venezuela tiene una economía de mercado orientada
a las exportaciones. La principal actividad económica de
Venezuela es la explotación y refinación de
petróleo para la exportación y consumo interno. Es
la cuarta economía más grande de América
Latina, después de Brasil, México, y Argentina
según el PIB.

Pero, al margen de cualquier empeño por
diversificar nuestra economía, se fueron estableciendo
políticas acertadas en lo referente a la cuestión
petrolera y se realizaron programas para la consolidación
de esa actividad. Ella es la base más firme de las
entradas al Tesoro Nacional y el más alto porcentaje para
la distribución de los ingresos en el plano
presupuestario.

La importancia del petróleo para Venezuela no
sólo reside en su principal fuente de ingresos fiscales
sino además por ser el energético de mayor uso como
rubro de la dinámica interna del país. El consumo
energético se sustenta en un 58% de los derivados del
petróleo concentrándose principalmente en los
sectores industriales y transporte. La actividad petrolera genera
el 80% de los ingresos fiscales y el 70% del ingreso nacional de
divisas. Con apenas el 0,7% del área terrestre, Venezuela
posee el 5,8% de las reservas probables de petróleo del
mundo y el 2,5% de las de gas natural las cuales alcanzan un
volumen de 146,8 billones de pies cúbicos.

Conclusiones

Al finalizar esta investigación se logró
entender sobre los polímeros. De los cuales se dice que la
materia está formada por moléculas que pueden ser
de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas
polímeros.

Los polímeros se producen por la unión de
cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas
monómeros que forman enormes cadenas de las formas
más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen
ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de
mano y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran
significación comercial como el algodón, formado
por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y
en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y
papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es
una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del
pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los
árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son
también polímeros naturales importantes. Sin
embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en
nuestra vida diaria son materiales sintéticos con
propiedades y aplicaciones variadas.

Como pudimos observar los polímeros constituyen
la mayor parte de las cosas que nos rodean, estamos en contacto
con ellos todos los días e incluso nosotros mismos estamos
compuestos casi en nuestra totalidad de estas, tan variadas
macromoléculas, como por ejemplo: las proteínas,
ácidos nucleicos, carbohidratos, etc.

Los polímeros han originado en la actualidad un
impacto social y ambiental que ha generado aspectos positivos y
en su gran mayoría negativos, ya que la eliminación
de polímeros contribuye a la acumulación de
basuras, las bolsas plásticas pueden causar asfixia si se
recubre la cabeza con ellas y no se retira la cabeza a tiempo,
entre otros.

Bibliografías

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