Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Mecanismo de polimerización


La polimerización es un proceso químico que enlaza pequeñas moléculas llamadas monómeros en una cadena o red covalentemente unida. Estas moléculas más grandes se llaman polímeros. La conversión de un monómero en un polímero implica una serie de reacciones químicas, y este proceso puede ocurrir a través de diferentes mecanismos. La polimerización se puede clasificar ampliamente en dos tipos: polimerización por adición y polimerización por condensación.

Polimerización por adición

La polimerización por adición, también conocida como polimerización de crecimiento en cadena, involucra la adición de monómeros con enlaces insaturados (como dobles enlaces) sin la pérdida de ningún subproducto de moléculas pequeñas. Esto es típico para monómeros como alquenos, que contienen enlaces dobles carbono-carbono.

1. Polimerización por radicales libres

La polimerización por radicales libres es uno de los tipos más comunes de polimerización por adición. Implica tres pasos principales: iniciación, propagación y terminación.

Iniciación

Este paso involucra la formación de radicales libres, que son especies altamente reactivas con electrones desapareados. Esto se puede lograr usando un iniciador, un compuesto que se descompone cuando se le aplica calor o luz. Un iniciador común es el peróxido de benzoilo, que se descompone para formar dos radicales benzoylo:

(C_6H_5CO)_2 → 2 C_6H_5CO•

Propagación

Una vez que se producen los radicales libres, reaccionan con un monómero para formar un nuevo radical libre. Este paso se repite muchas veces, haciendo crecer la cadena del polímero:

R• + CH_2=CHX → R-CH_2-CHX•

Aquí, X puede ser un sustituyente como -Cl o -CH_3.

Terminación

La terminación puede ocurrir de varias maneras, ya sea por combinación o por desproporcionación. En la combinación, dos extremos de cadena activos se combinan para formar un extremo no activo:

R-CH_2-CHX• + R'-CH_2-CHX• → R-CH_2-CHX-CH_2-R'

En la desproporcionación, un átomo de hidrógeno se transfiere de un radical a otro:

R-CH_2-CHX• + R'-CHX-CH_2• → R-CH_2-CHX + R'-CH=CH_2

2. Polimerización catiónica

La polimerización catiónica se inicia por un catión y generalmente involucra monómeros que tienen dobles enlaces ricos en electrones. Este mecanismo se utiliza para la polimerización de isobutileno y otros alquenos.

Iniciación

La reacción suele iniciarse por un ácido fuerte como HClO_4:

HClO_4 + CH_2=CH-R → HClO_4^− + CH_2^+-CH-R

Propagación

El monómero cargado positivamente puede reaccionar con otro monómero para extender la cadena:

CH_2^+-CH-R + CH_2=CH-R → CH_2-CH(R)-CH_2^+-CH-R

Terminación

La terminación puede ocurrir mediante transferencia de protones u otras reacciones que estabilizan o inactivan las especies poliméricas.

3. Polimerización aniónica

En la polimerización aniónica, un ion cargado negativamente (anión) inicia la polimerización. Se utiliza para polímeros como el poliisopreno y los acrilatos.

Iniciación

La polimerización aniónica puede iniciarse usando metales alcalinos como sodio o litio. Por ejemplo:

Na + CH_2=CHCN → Na^+ + CH_2=CHCN^−

Propagación

Similar a otros mecanismos, la reacción continúa agregando monómeros al final de la cadena activa:

CH_2=CHCN^− + CH_2=CHCN → CH_2-CH(CN)-CH_2=CHCN^−

Terminación

La polimerización aniónica puede ser terminada de diversas maneras, incluyendo la reacción con agua o solventes.

Polimerización por condensación

En la polimerización por condensación, las moléculas se unen y pierden moléculas más pequeñas como subproductos, tales como agua o metanol. Este tipo de polimerización es común en la fabricación de poliésteres y poliamidas.

Polimerización de crecimiento en etapas

La polimerización por condensación también puede describirse como polimerización de crecimiento en etapas porque implica reacciones entre grupos funcionales de los monómeros. Se diferencia de la polimerización en cadena en el sentido de que cualquier monómero puede reaccionar con cualquier otra molécula, conduciendo al crecimiento del polímero.

Construcción de poliéster

El poliéster se forma mediante la reacción entre un diácido y un diol.

n HOOC-R-COOH + n HO-R'-OH → [—OR'-OOC-R-COO—]_n + 2n H_2O

El producto de molécula pequeña en este caso es agua.

Construcción de poliamida

Las poliamidas, como el nylon, se fabrican a partir de diácidos y diaminas.

n H_2N-R-NH_2 + n HOOC-R'-COOH → [—NH-R-NHCO-R'-CO—]_n + 2n H_2O

Comparación de mecanismos

En resumen, el mecanismo de polimerización por adición se caracteriza por una cadena que crece durante el proceso de polimerización debido a la presencia de sitios activos, mientras que la polimerización por condensación implica la formación de polímeros en múltiples pasos a partir de monómeros multifuncionales que reaccionan para formar oligómeros relativamente pequeños que eventualmente forman largas cadenas al interconectarse.

Ejemplos de estructuras poliméricas

Aquí hay algunos ejemplos simplificados de estructuras poliméricas:

-CH_2-CH_2- Etileno -NH-(CH_2)_6-NH-CO-(CH_2)_4-CO- Nylon 6,6

Estos ejemplos representan bases comunes de polímeros, como el polietileno y el nylon, que se derivan de sus respectivos procesos de polimerización.

Conclusión

La polimerización es un aspecto fundamental de la ciencia de materiales y de la química, permitiendo la creación de materiales poliméricos versátiles y esenciales que se encuentran en casi todos los aspectos de la vida diaria. Comprender los mecanismos detrás de la polimerización ayuda en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades deseadas para aplicaciones específicas.


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