Polímeros y macromoléculas
Un polímero es una macromolécula formada por la repetición de unidades pequeñas llamadas monómeros, unidas por enlaces covalentes. De ellos dependen los plásticos, fibras y elastómeros sintéticos y también las grandes moléculas de la vida.
Conceptos básicos
- Monómero: unidad que se repite (etileno, ácido + diol, aminoácido).
- Polímero: cadena de cientos a millones de monómeros.
- Grado de polimerización: número de unidades repetidas.
- Homopolímero: un solo tipo de monómero (polietileno).
- Copolímero: dos o más monómeros distintos (ABS, caucho SBR).
Tipos de polimerización
| Por adición | Por condensación | |
|---|---|---|
| Monómeros | Con dobles enlaces C=C | Con dos grupos funcionales reactivos |
| Subproducto | Ninguno | Molécula pequeña (H₂O, HCl) |
| Mecanismo | Radicalario, iónico | Esterificación, amidación |
| Ejemplos | Polietileno, PVC, poliestireno, PP | Nylon (poliamida), poliéster, PET |
Adición (radicalaria)
n CH₂=CH₂ → –(CH₂–CH₂)ₙ– (polietileno)
- Fases: iniciación, propagación, terminación (ver Reacciones orgánicas y mecanismos).
- Variando el monómero: PVC (cloruro de vinilo), poliestireno, PP (propileno), PTFE (teflón).
Condensación
HOOC–R–COOH + H₂N–R'–NH₂ → poliamida + H₂O (nylon)
- Poliésteres / PET (botellas, fibras) a partir de un diácido y un diol.
- Cada enlace libera una molécula pequeña.
Clasificación por comportamiento térmico
| Clase | Estructura | Comportamiento | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Termoplástico | Cadenas lineales/ramificadas | Funde y se remoldea | PE, PVC, PET |
| Termoestable | Red entrecruzada 3D | No funde; se degrada | Baquelita, resinas epoxi |
| Elastómero | Cadenas con entrecruzamiento ligero | Elástico, recupera forma | Caucho, neopreno |
Estructura y propiedades
- Cristalinidad: regiones ordenadas → mayor resistencia y opacidad; las amorfas dan flexibilidad y transparencia.
- Temperatura de transición vítrea (Tg): por debajo el polímero es rígido y vítreo; por encima, flexible y gomoso.
- Masa molar, ramificación y entrecruzamiento controlan rigidez, punto de fusión y resistencia.
Polímeros naturales
| Polímero | Monómero | Función |
|---|---|---|
| Celulosa | Glucosa (β-1,4) | Pared celular vegetal |
| Almidón / glucógeno | Glucosa (α) | Reserva energética |
| Proteínas | Aminoácidos | Estructura, enzimas |
| ADN / ARN | Nucleótidos | Información genética |
| Caucho natural | Isopreno | Elastómero |
Estos se desarrollan en Macromoléculas biológicas y Bioquímica básica.
Reciclaje y biodegradables
- Códigos de reciclaje (1 PET, 2 HDPE, 3 PVC, …).
- Termoplásticos son reciclables por fusión; los termoestables, no.
- Biodegradables / bioplásticos: PLA (ácido poliláctico), PHA, almidón termoplástico.
- Problema ambiental: persistencia y microplásticos.