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
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  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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Polímero biodegradable


En el mundo de la química, los polímeros desempeñan un papel importante. Son moléculas grandes formadas por unidades más pequeñas llamadas monómeros. Los polímeros se encuentran en todas partes de nuestra vida diaria, desde los plásticos en nuestras botellas de agua hasta las fibras en nuestra ropa. Pero una preocupación significativa con muchos polímeros sintéticos es su impacto ambiental. Los polímeros tradicionales como el polietileno y el poliestireno no son biodegradables y pueden persistir en el medio ambiente durante cientos de años. Aquí es donde entran en juego los polímeros biodegradables.

¿Qué son los polímeros biodegradables?

Los polímeros biodegradables son un tipo de polímero que puede descomponerse en agua, dióxido de carbono y biomasa mediante procesos naturales. Esta degradación es principalmente llevada a cabo por microorganismos como bacterias y hongos. La naturaleza biodegradable de estos polímeros los convierte en una solución prometedora para reducir la contaminación ambiental, especialmente en la gestión de residuos plásticos.

Ejemplo visual de una estructura de polímero biodegradable

Monómero A Monómero B Monómero C Monómero A

En la imagen de arriba, diferentes monómeros (A, B y C) se enlazan para formar cadenas de polímeros. Estos polímeros biodegradables pueden descomponerse en sus componentes individuales cuando se exponen a condiciones naturales.

Química de los polímeros biodegradables

La química de los polímeros biodegradables implica la creación de polímeros a través de vías naturales o sintéticas que pueden descomponerse de manera eficiente. Estos polímeros pueden descomponerse mediante procesos enzimáticos o hidrolíticos.

Un tipo común de polímero biodegradable es el ácido poliláctico (PLA), que se sintetiza a partir del monómero ácido láctico. Es un compuesto que ocurre naturalmente y que se puede producir por fermentación de almidón de maíz u otros carbohidratos.

        Polimerización de PLA:
    n(C₃H₆O₃) → (C₃H₄O₂)ₙ + n(H₂O)

Aquí, las unidades de ácido láctico (C₃H₆O₃) polimerizan para formar ácido poliláctico (PLA), con el agua siendo un subproducto de la reacción.

Tipos de polímeros biodegradables

Hay varios tipos de polímeros biodegradables, clasificados según el método de descomposición. Estos son:

  • Polímeros biodegradables de origen natural: Estos incluyen proteínas, polisacáridos como el almidón y la celulosa, y otros que son producidos naturalmente por organismos vivos.
  • Polímeros biodegradables sintéticos: Estos son sustancias químicamente sintetizadas diseñadas para descomponerse fácilmente. Ejemplos incluyen poliglicolida, ácido poliláctico y policaprolactona.

Proceso de biodegradación

La biodegradación es un proceso complejo que involucra muchos pasos y factores. Generalmente involucra los siguientes pasos:

1. Hidrólisis

El primer paso es la ruptura de la cadena del polímero por hidrólisis, donde las moléculas de agua rompen enlaces éster o amida dentro del polímero. Este paso se puede visualizar de la siguiente manera:

        Hidrólisis de enlaces éster:
    RCOOR' + H₂O → RCOOH + R'OH

Aquí, el enlace éster dentro del polímero se rompe para formar ácido carboxílico (RCOOH) y alcohol (R'OH).

2. Degradación enzimática

Después de la hidrólisis, las enzimas producidas por microorganismos descomponen los fragmentos del polímero en moléculas más pequeñas solubles en agua. Estas enzimas actúan específicamente sobre ciertos tipos de enlaces.

3. Asimilación

Los microorganismos asimilan las moléculas pequeñas como fuente de energía y carbono. Este es un paso crucial, donde las moléculas fragmentadas se incorporan en la biomasa microbiana.

4. Mineralización

En el paso final, los fragmentos del polímero se oxidan completamente en condiciones anaeróbicas para formar sustancias inorgánicas como dióxido de carbono, agua y metano.

Beneficios de los polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables ofrecen varios beneficios importantes, incluyendo:

  • Impacto ambiental reducido: Al descomponerse naturalmente, estos polímeros ayudan a reducir la contaminación plástica persistente.
  • Uso de recursos renovables: Los polímeros biodegradables a menudo provienen de recursos renovables como el almidón de maíz, lo que ayuda a conservar los combustibles fósiles.
  • Compostabilidad: Muchos polímeros biodegradables se pueden compostar con residuos orgánicos, reduciendo la demanda total de eliminación de residuos.

Aplicaciones de los polímeros biodegradables

Debido a sus propiedades ecológicas, los polímeros biodegradables han encontrado aplicaciones en varios campos, como:

Campo médico

Los polímeros biodegradables se utilizan en la fabricación de suturas, implantes ortopédicos y sistemas de liberación de fármacos. Por ejemplo, el ácido poliláctico (PLA) y el ácido poliglicólico (PGA) se utilizan comúnmente en aplicaciones médicas.

Embalaje

Estos se usan en la producción de materiales de embalaje, reduciendo significativamente los desechos plásticos. El PLA es una opción popular para fabricar películas de embalaje biodegradables.

Agricultura

Los polímeros biodegradables se pueden usar en la producción de películas de mulch y fertilizantes de liberación controlada. Estas películas se descomponen después de un cierto período de tiempo, eliminando la necesidad de eliminarlas.

Desafíos y direcciones futuras

A pesar de sus beneficios, hay algunos desafíos para la adopción generalizada de los polímeros biodegradables:

  • Costo: Los polímeros biodegradables suelen tener costos de producción más altos que los plásticos convencionales.
  • Infraestructura: La falta de infraestructura adecuada para el compostaje puede obstaculizar el proceso de descomposición.
  • Rendimiento: Las propiedades mecánicas de los polímeros biodegradables pueden ser inferiores a las de los plásticos convencionales, limitando sus aplicaciones.

La investigación futura busca superar estos desafíos desarrollando métodos de producción rentables y mejorando las propiedades mecánicas de estos polímeros para hacer que su rendimiento sea comparable o superior al de sus contrapartes no biodegradables.


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