Polímeros

Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes. La materia esta 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 varias formas de clasificar a los polímeros, como las siguientes:

Según su origen

• Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucléicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.
• Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.
• Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc.

Según su mecanismo de polimerización

• Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua.

• Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un “catalizador”, inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina.
• Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.
• Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monómero.

Según su composición:

• Los homopolímeros son macromoléculas que están formadas por monómeros idénticos, la celulosa y el caucho son homopolímeros naturales, mientras que el PVC y el polietileno son sintéticos. Los homopolímeros, a demás, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremos de la cadena o en ramificaciones.

• Los copolimeros están constituidos por 2 o mas monómeros diferentes, como por ejemplo, la seda como copolimero natural, y la baquelita como sintético. En los copolimeros encontramos una subclasificacion, que depende de la forma en que estén ordenados los monómeros:
1. Al azar: Es cuando los monómeros no presentan orden alguno, por tanto presentan un patrón azaroso. Ejemplo: AABBBABABABBBAAABBBABBABABAB
2. Alternado: Se observa un patrón de monómeros alternados. Ejemplo: ABABABABABABABABAB
3. En bloque: Son los que presentan un patrón alternado, pero bloques o “paquetes”. Ejemplo: AAAABBBAAAABBBAAAABBB
4. Injertado: Es cuando se ve una cadena principal formada por un solo monómero, y contiene ramificaciones formas por el otro monómero unidas a la cadena principal.

Evidentemente al variar las proporciones de los monómeros, las propiedades de los copolímeros van variando también, de manera que el proceso de copolimerización permite hasta cierto punto fabricar polímeros a la medida.

Según su composición química

• Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.
• Polímeros vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir:
• Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno.
• Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.
• Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor…) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE.
• Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.
• Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.

Algunas sub-categorías de importancia:

• Poliésteres
• Poliamidas
• Poliuretanos

Polímeros inorgánicos. Entre otros:

• Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros.
• Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

Según sus aplicaciones

Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:

• Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia.
• Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.
• Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.
• Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.
• Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Según su comportamiento frente al calor en:

• Termoplásticos: pueden fundirse y moldearse sin alterar sus propiedades.
• Termoestables: sólo pueden moldearse inmediatamente después de su preparación.

Según su estructura:

·       

·         ·         Polímeros lineales: EN un polímero lineal las unidades monoméricas se unen unas a otras formando cadenas lineales. Estas largas cadenas son flexibles y se comportan como una masa de fideos, esquematizada en la figura, donde cada círculo representa una unidad monomérica.

 

·  Polímeros ramificados: Su cadena principal está conectada lateralmente con otras cadenas secundarias, como está representado en la figura.

· Polímeros entrecruzados: Las cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes como en la figura.

·  ·   Polímeros reticulados: Las unidades monoméricas trifuncionales, que tienen tres enlaces covalentes activos, forman redes tridimensionales como en la figura.

Preparación de los polímeros sintéticos

El proceso de unión de varios monómeros para formar un polímero se denomina polimerización. Ésta puede tener lugar por medio de dos mecanismos:

Polimerización por adición. Tiene lugar por la unión sucesiva de varias unidades de monómero y son el resultado de la reorganización de enlaces que se produce entre ellas. Es el caso del polietileno, formado por la unión de varias moléculas de eteno (etileno).

Polimerización por condensación. Tiene lugar mediante reacciones de condensación entre los monómeros. En una reacción de condensación dos moléculas se combinan con la formación y pérdida de otra molécula pequeña como agua, HCl, un alcohol, etc. Estas reacciones se llevan a cabo a altas temperaturas, son más lentas que las de adición y producen polímeros con masas moleculares moderadamente altas. Un ejemplo es la reacción de un ácido dicarboxílico con un diol, para formar un poliéster.

Propiedades físicas de los polímeros

·  A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.

·         Baja conductividad eléctrica y térmica

·         Bajo punto de fusión

·         Elasticidad (en algunos casos)

Importancia

Su importancia reside en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos; así, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos y materias primas que consumimos, pero también en los textiles, la electricidad y materiales que se utilizan para la construcción, el caucho, el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, productos químicos como el polietileno, en la silicona, el cloro, etc. Todos esos materiales tienen diferentes usos, ya que la mayoría brindan elasticidad, plasticidad, pueden ser  adhesivos, resisten el daño, etc.