La química trigonométrica según An Cafe xD

Concepto de polímero

Un polímero es una sustancia cuyas moléculas son, múltiplos de peso molecular bajo. La unidad de peso molecular es el monómero. Si el polímeros es regularmente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámeros, pentámeros y sucesivos. El termino polímero designa una combinación de un numero no especificado de monómeros.

Cuando hablamos de polímeros, lo mejor en lo que podemos pensar es en una macromolécula, ya que estos 2 términos se utilizan para designar las mismas estructuras químicas. Un polímero es una macromolécula, vale decir, una molécula grande que esta formada por unidades estructurales denominadas monómeros que se repiten (a veces bajo ciertos patrones determinados). Si analizamos la etimología de la palabra, del greigo:

Poly: Muchos Mero: parte, segmento

El mejor ejemplo que se puede dar para entender lo que es un polímero, es el de un collar, en el que el collar en sí, es el polímero, y las cuentas que lo conforman, los monómeros; asimismo, encontramos collares que pueden estar formas por cuentas iguales, diferentes, y que presentan distintos patrones; pues bien, lo mismo ocurre en un polímero.

Ahora bien, la polimerización es el proceso o la reacción por la cual se unen los monómeros, formándose así el polímero y el numero de monómeros que se repiten en un polímero se llama grado de polimerización; los materiales que tienen un alto grado de polimerización, se denominan altos polímeros.

Un dato importante que se debe agregar es que erróneamente se suele creer que LOS polímeros son plásticos, cosa que no es así, sin embargo, un polímero puede ser un plástico, dependiendo tanto del concepto de plástico, como de si es natural o sintético.

Clasificación de los polímeros

Los polímeros pueden clasificarse de diferentes maneras, y a su vez, esas clasificaciones, pueden subdividirse en otras. Partimeros 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.

Rayón

Celuloide

La síntesis de polímeros se dio en el 1869 al obtener celuloide a partir de la celulosa; años después, al descubrirse la estructura de la seda, se creo la seda artificial llamada nailon. Hoy en día, al fabricarse polímeros se le puden agregar ciertas sustancias que modifican sus propiedades, ya sea flexibilidad, resistencia, dureza, elongación, etc...

De acuerdo al tipo de monómeros: Homopolímeros y copolimeros

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 copolimeros están constituidos por 2 o mas monómeros diferentes, como por ejemplo, la seda como copolimero natural, y la baquelita como sintético.
Ahora bien, en los copolimeros encontramos una subclasificacion, que depende de la forma en que estén ordenados los monómeros:

Al azar: Es cuando los monómeros no presentan orden alguno, por tanto presentan un patrón azaroso.

Alternado: Se observa un patrón de monómeros alternados.

En bloque: Son los que presentan un patrón alternado, pero bloques o “paquetes”.

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.

Según su forma: Lineales o Ramificados

Los monómeros al unirse pueden dar diferentes formas de polímeros, lo que influye en sus propiedades, por ejemplo, el material blando y moldeable tiene una forma lineal con cadenas unidas por interacciones (fuerzas) débiles, mientras que un polímero rígido y frágil tiene una estructura ramificada, y así vemos muchas otras características.

Los lineales se forman cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de “ataque” (de unión), de modo que la polimerización ocurre en una sola dirección, pero en ambos sentidos.
Los polímeros ramificados, se forman debido a que, a diferencia del lineal, estos tiene 3 o más puntos de “ataque”, de tal forma que la polimerización ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio. Dentro de los polímeros ramificados encontramos 3: los con forma de estrella, de red y de dendritas.

Según sus propiedades mecánicas: Resistencia*, dureza* y elongación*
(* Las mas importantes).

Un polímero puede ser resistente a la compresión o al estiramiento, es decir, puede soportar golpes sin perder su forma o no estirarse con facilidad, respectivamente. También hay ciertos polímeros que son resistente al impacto, y por tanto no se destruyen al golpearlos; a su vez hay otros que presentan resistencia a la flexión: los doblamos con facilidad; y finalmente podemos encontrar resistencia a la torsión, que son los que recuperan su forma luego de haberlos torcido.
Un ejemplo de resistencia al estiramiento son las cuerdas (específicamente sus fibras), ya que por lo general están sujetadas a tensión y es necesario que no se extiendan al aplicarles esta fuerza. En sí, la resistencia es la medida de la cantidad de tensión necesaria para romper el polímero.

En cuanto a dureza, un polímero puede ser rígido o flexible. El primer tipo suelen ser resistentes y casi no sufren deformaciones, pero al no ser duros, se quiebran con facilidad; el segundo tipo, por el contrario, aguantan bastante bien la deformación y no se rompe tan fácilmente como los rígidos.

En lo que a elongación respecta, los polímeros llamados elastómeros pueden ser estirados entre un 500% y un 1.000% y aun así volver a su longitud original sin haber sufrido rotura alguna. Al fin y al cabo, la elongación es el cambio de forma que sufre un polímero cuando es sometido a tensión; es la capacidad de estiramiento sin que se rompa.

En lo que a plásticos respecta, encontramos termoplásticos y termoestables:

Antes de comenzar, un plástico, en resumidas cuentas, es un polímero principalmente sintético que se puede moldear en algún momento de su elaboración, ante la aplicación de fuerzas relativamente débiles a temperaturas moderadas; así encontramos plásticos como el caucho (natural), el celuloide (semisintetico) y todos los sintéticos, como el polietileno.

Los termoplásticos son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura, por lo que se pueden fundir y moldear varias veces, sin que por ello cambie sus propiedades, esto los hace reciclables. Son termoplásticos debido a que sus cadenas, sean lineales o ramificadas, no están unidas, o sea, presentan entre sus cadenas “fuerzas” intermoleculares, que se debilitan con un aumento en la temperatura, provocándose el reblandecimiento. Están presentes en el poliestireno, el polietileno; la seda, la lana, el algodón (fibras naturales), el poliéster y la poliamida (fibras sintéticas).

Los termoestables son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez que son moldeados no se pueden volver a cambiar en la que a forma respecta, porque no se ablandan cuando se calientan, volviéndolos esto no reciclables. Son termoestables porque sus cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones que son mas cortas que las cadenas principales. La energía calórica es la principal responsable del entrecruzamiento que da una forma permanente a este tipo de plásticos y es por esto que no pueden volver a procesarse. Los encontramos en la baquelita, el PVC y el plexiglás.

Tipos de polimerización (también puede ser considerada una clasificación)

La polimerización puede producirse, principalmente, por adición condensación, así como también por etapas o reacciones en cadena.

Los polímeros de adición se forman gracias a la unión sucesiva de monómeros que tienen 1 o más enlaces dobles y triples. El proceso se divide en 3 etapas: la iniciación, en la que una molécula llamada iniciador actúa como reactivo; la propagación, en la cual la cadena se comienza a alargar por repetición del monómero y la terminación, donde se interrumpe el proceso de propagación y la cadena termina de crecer porque se han agotado los monómeros. Finalmente, los polímeros de adición se pueden obtener gracias a un proceso de polimerización cationica, aniónica, o radicalaria, de acuerdo al reactivo iniciador que se utilice.

Los polímeros de condensación se forman por un mecanismo de reacción en etapas, es decir, a diferencia de la polimerización anterior, ésta no depende de la reacción por la que es precedida: el polímero se forma dado que los monómeros que actúan aquí tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero. Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son los mas utilizados en estos fines. Aquí, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molecacula pequeña.
Esta polimerización es muy característica de los biopolímeros, por ejemplo, de los enlaces peptídico y glucosidicos.

En la polimerización por etapas, la cadena de polímero crece paulatinamente siempre y cuando haya monómeros disponibles, añadiéndose un monómero cada vez. Se incluyen todos los polímeros de condensación de Carothers y algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo, los poliuretanos.

Finalmente, los polímeros formados por reacción en cadena son aquellos en que cada cadena individual de polímero se crea a gran velocidad pero luego queda inactiva, aun cuando esta rodeada por monómeros.