Grado 12

Grado 12Polímero


Clasificación de polímeros (Adición, Condensación, Copolímeros)


En el mundo de la química, los polímeros juegan un papel esencial debido a sus propiedades versátiles y diversas aplicaciones. Un polímero es una gran molécula compuesta de unidades estructurales repetitivas llamadas monómeros. Los polímeros pueden clasificarse de muchas maneras basadas en su origen, estructura, proceso de polimerización y propiedades físicas. Sin embargo, uno de los métodos más prácticos de clasificación se basa en el mecanismo de polimerización, que incluye polimerización por adición (crecimiento en cadena), polimerización por condensación (crecimiento por etapas) y copolímeros.

Polimerización por adición

La polimerización por adición, también conocida como polimerización de crecimiento en cadena, ocurre cuando los monómeros con enlaces dobles o triples se unen sin perder ninguna de las moléculas más pequeñas. Este tipo de polimerización involucra principalmente monómeros con enlaces carbono-carbono insaturados como alquenos y alquinos.

Tomemos el ejemplo de la fabricación de polietileno a partir de monómeros de etileno. En este proceso, los enlaces dobles entre los átomos de carbono en las moléculas de etileno se abren y se enlazan para formar un polímero de cadena larga. La representación visual de este proceso se puede ver en la ilustración a continuación:

C=C + C=C + C=C → -CCCCCC-
CH2=CH2 , CH2=CH2 , CH2=CH2 -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

Tipos de polimerización por adición

La polimerización por adición puede clasificarse aún más en diferentes mecanismos:

  • Polimerización por radicales libres: Un tipo común de polimerización por adición utiliza radicales libres para iniciar la reacción. Por ejemplo, el poliestireno se fabrica a través de este método.
  • Polimerización catiónica: Se necesita un catión para iniciar el proceso de polimerización. Un ejemplo de esto es la polimerización de isobutileno para formar caucho de butilo.
  • Polimerización aniónica: En este proceso, el anión inicia la polimerización. Por ejemplo, el poli(óxido de etileno) utiliza este método.

Polimerización por condensación

La polimerización por condensación, o polimerización por crecimiento por etapas, involucra reacciones entre monómeros con la eliminación de pequeñas moléculas, como agua, alcohol o cloruro de hidrógeno. Este tipo de polimerización generalmente involucra monómeros que contienen grupos funcionales, como alcoholes, aminas o ácidos carboxílicos.

Un ejemplo clásico de polimerización por condensación es la formación de nylon, un polímero sintético ampliamente usado. El nylon se forma por la reacción entre una diamina y un ácido dicarboxílico. Durante esta reacción, cada enlace formado resulta en la liberación de una molécula de agua, como se muestra en el ejemplo a continuación:

NH2-R-NH2 + HOOC-R'-COOH → [-NH-R-NHOC-R'-CO-] + H2O
NH2-R-NH2 , hook-r'-kooh [-NH-R-NHOC-R'-CO-] , H2O

Ejemplos de polímeros de condensación

  • Poliésteres: Se forman por la policondensación de ácidos dicarboxílicos y dioles. Un ejemplo común es el tereftalato de polietileno (PET), que se usa en botellas de plástico.
  • Poliamida: Como se mencionó anteriormente, el nylon es un tipo de poliamida fabricado a partir de diamina y ácido dicarboxílico.
  • Policarbonatos: Se obtienen por la reacción de bisfenol A y fosgeno. Se utilizan en la fabricación de discos compactos y lentes de seguridad.

Copopolímeros

Los copolímeros son polímeros hechos de dos o más tipos diferentes de monómeros. La disposición y distribución de estos copolímeros pueden conferir a los copolímeros resultantes propiedades únicas, lo que los hace ampliamente útiles en una variedad de aplicaciones.

La disposición de los monómeros en la cadena del copolímero puede variar, y con base en estos arreglos, los copolímeros pueden clasificarse de la siguiente manera:

  • Copopolímero aleatorio: Aquí, dos o más monómeros se distribuyen aleatoriamente a lo largo de la cadena del polímero. Un ejemplo de esto es el copolímero de butadieno-estireno utilizado en neumáticos de automóviles.
  • Copopolímeros alternados: Los monómeros se disponen en un patrón alternado regular. Un ejemplo de esto es el copolímero equimolar de anhídrido maleico y estireno.
  • Copopolímeros de bloque: Estos consisten en grandes bloques de unidades repetidas de cada tipo de monómero. Un ejemplo de esto es el estireno-butadieno-estireno (SBS), que se utiliza en la producción de suelas de zapatos y neumáticos.
  • Copopolímeros injertados: Estos contienen ramas de un tipo de monómero injertadas en la cadena principal de otro polímero. Un ejemplo de esto es injertar metacrilato de metilo en caucho natural para mejorar sus propiedades.

Ejemplo visual de tipos de copopolímeros

Copolímero aleatorio: Copopolímero alternado: Copopolímero de bloque: Copopolímero injertado:

Aplicaciones de copolímeros

Los copolímeros se utilizan en una variedad de áreas debido a sus propiedades únicas:

  • Ropa: Los copolímeros aumentan la elasticidad y la resistencia de la ropa, haciéndola duradera y cómoda.
  • Farmacéuticos: Se utilizan en sistemas de liberación de fármacos para controlar la liberación del medicamento en el cuerpo.
  • Embalaje: Los copolímeros proporcionan superiores propiedades de barrera contra gases y humedad, lo que los hace excelentes para envases de alimentos.
  • Automotriz: Se utilizan en la fabricación de neumáticos, tableros de instrumentos y tapicería para mejorar el rendimiento y la estética.

Conclusión

Clasificar los polímeros según el proceso de polimerización y la disposición de los monómeros es importante para entender su comportamiento y determinar sus aplicaciones. La polimerización por adición proporciona una ruta hacia polímeros lineales con propiedades fuertes utilizadas en productos plásticos cotidianos. Por otro lado, la polimerización por condensación produce polímeros como el nylon y el poliéster, que son esenciales en la ropa y los materiales de ingeniería. Los copolímeros ofrecen soluciones versátiles al incorporar diferentes monómeros, lo que permite propiedades específicas para aplicaciones específicas. Entender estos mecanismos y estructuras proporciona una base para innovaciones y desarrollos en la química de polímeros y aplicaciones en diversas industrias.


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