Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Naucalpan

Química 3El mundo de los polímeros

Integrantes:

Flores Ramírez Teresa MontserratRivera Cruz Ayesha YaminaTorres Moreno Miriam Xochiquetzal

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímerosLa celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon.La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo de polímero natural.

¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS?

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que constituyen enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Polímeros

En los polímeros la unión entre monómeros se realiza siempre mediante enlaces covalentes.

Los homopolímeros son aquellos polímeros en los que todos los monómeros que los constituyen son iguales. Los copolímeros están formados por dos o más monómeros diferentes.

ESTRUCTURA DE LOS POLÍMEROS

Tipos de polímeros según la estructura de la cadena: ♦ Lineales: Formados por monómeros disfuncionales. Ej.: polietileno, poli estireno.♦ Ramificados: Se requiere el agregado de monómeros trifuncionales, por ejemplo, glicerol.♦ Entrecruzados: Se forma un material compuesto por una molécula tridimensional continua, toda ella unida por enlaces covalentes.

Existen tres ordenamientos posibles del grupo R con respecto al plano del esqueleto carbonado del polímero:

• ISOTACTICO: Con todos los grupos R hacia el mismo lado de una cadena extendida.

• SINDIOTACTICO: Con los grupos R alternando de uno a otro lado.

• ATACTICO: Con los grupos R distribuidos al azar.

La polaridad y el volumen de estos átomos afectarán especialmente a las fuerzas de cohesión entre cadenas, que a su vez determinarán la flexibilidad del material, temperatura de transición vítrea, temperatura de fusión y capacidad de cristalización entre otras propiedades.

En el caso de la molécula de polietileno (PE), molécula sencilla no polar, las cadenas diferentes se atraen entre sí por fuerzas intermoleculares débiles de tipo London (dipolo inducido-dipolo inducido). En consecuencia el polietileno es un material blando y tiene una temperatura de fusión relativamente bajaPara moléculas polares, tales como el PVC, las cadenas se mantienen unidas mediante interacciones fuertes de tipo dipolo-dipolo resultantes de la atracción electrostática entre los átomos de cloro de una molécula y los de hidrógeno de otra, lo que resulta en un polímero muy rígido.

Muchas de las propiedades de los polímeros, como por ejemplo la resistencia mecánica, la elasticidad de los cauchos, la temperatura de transición vítrea de plásticos amorfos o la temperatura de fusión de fibras y materiales semicristalinos, se deben al alto peso molecular de los mismos. El polietileno de peso molecular entre 1.000 y 5.000 es un sólido céreo que adquiere propiedades útiles como plástico sólo cuando su peso molecular supera los 10.000. El nylon (PA), por ejemplo, de peso molecular 1.000-2.000 es un sólido frágil, mientras que a pesos moleculares mas elevadas es altamente tenaz.

POLÍMEROS SINTÉTICOSLos polímeros sintéticos son polímeros hechos por el ser humano. Comúnmente se los conoce con el nombre de “plásticos”.La mayoría de ellos pueden clasificarse en tres clases:

• Elastómeros: (muy flexibles).

• Termoplástico: Un termoplástico es un plástico el cual, a temperatura ambiente es plástico o deformable, se derrite a un líquido cuando es calentado y se endurece en un estado vítreo cuando es suficientemente enfriado.

• Termoestables: Los plásticos termoestables son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes.

¿CÓMO SE OBTIENEN LOS POLÍMEROS SINTÉTICOS?

Sintéticos: Elaborados por el hombre.

Los polímeros sintéticos surgen en 1907 al obtener el plástico llamado bakelita. La mayor parte de los polímeros se obtienen a partir del petróleo. Algunos polímeros que se obtienen son:

Polietileno: Peines, cubetas, cables Elec., bolsas.

Acetato de polivinilo: Platos, vasos, etc. Poli estireno: Juguetes Poli metacrilato: Láminas y vidrio orgánico. Poli acetato de vinilo: Pinturas vinílicas. Poliéster: Prendas de vestir. Caucho sintético: Llantas, borradores.

Los polímeros sintéticos se obtienen mediante procesos químicos.

Los procesos para la producción de polímeros pueden clasificarse en dos:• La polimerización por adición• La polimerización por condensación

REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓNDurante la polimerización por adición, los enlaces covalentes (insaturados) se rompen por efecto de la temperatura, es decir el doble enlace de cada molécula (por ejemplo H2C = CH2) “se abre” y dos de los electrones que originalmente participaban en el enlace original se utilizan para formar nuevos enlaces sencillos – H2 C - CH2 – con otras moléculas. Esta reacción se caracteriza porque las moléculas de monómero se unen entre sí, sin que se pierda ningún átomo. Algunos polímeros obtenidos por este proceso son el policloruro de vinilo (PVC), acrílicos, polietileno de baja densidad (PEBD), 98 polietileno de alta densidad (PEAD), polipropileno (PP), poliestireno (PS), entre otros.

REACCIONES DE POLIMERIZACION POR CONDENSACIONLa polimerización por condensación tiene lugar cuando monómeros que contienen por lo menos dos grupos funcionales (grupos funcionales activos) reaccionan químicamente y se libera una molécula inorgánica de bajo peso molecular (sencilla) la cual a menudo es agua (H2O) o metanol (CH3OH). Ejemplos de polímeros sintéticos obtenidos por este método son el PET, el poliuretano y el Nylon 6,6, entre otros.

¿POR QUÉ LOS POLÍMEROS TIENEN TAN DIVERSAS PROPIEDADES?

De acuerdo a las propiedades de los polímeros, como ya se menciono anteriormente, estos se pueden clasificar de diferentes formas: reticulares y lineales, de alta y baja densidad, termoplásticos y termoestables (resistencia al calor y temperatura de fusión).

Las principales características que hacen de los polímeros materiales adecuados para infinidad de aplicaciones son:

Bajo peso. Posibilidad de obtener variedad de colores y texturas. Asilamiento eléctrico y acústico. Buenas propiedades mecánicas. Posibilidad de estar en contacto con alimentos sin

contaminarlos. Bajo precio.

La mayoría de los polímeros están constituidos de tal manera que sus moléculas conforman miles de átomos dispuestos en largas cadenas lineales. Pero no tienen por qué ser necesariamente cadenas rectas.

¿EXISTEN DIFERENCIAS ENTRE LOS POLÍMEROS NATURALES Y LOS SINTÉTICOS?

La diferencia es que uno es hecho por el hombre y el otro no.

Por ejemplo:

Un polímero natural es la proteína, sus monómeros son aminoácidos. Otro polímero natural es el ADN, sus monómeros son nucleótidos.

Un polímero sintético podría ser el polietileno, cuyo monómero es etileno o simplemente una botella o una alfombra.

Polímero Sintético: Polietileno: Peines, cubetas, cables Elec.,

bolsas. Acetato de polivinilo: Platos, vasos, etc. Poli estireno: Juguetes Poli metacrilato: Láminas y vidrio orgánico. Poli acetato de vinilo: Pinturas vinílicas. Poliéster: Prendas de vestir. Caucho sintético: Llantas.

Diferencias Evidentes

¿CUÁLES SON LOS EFECTOS SOCIOECONOMICOS Y AMBIENTALES DE LA PRODUCCION Y USO DE LOS POLÍMEROS?

Los plásticos no son degradables o muy difícilmente degradables por acción del tiempo o de los microrganismos, se calcula que una bolsa de plástico puede tardar unos 240 años en alterarse. En otras palabras, los residuos plásticos, por lo general, no son biodegradables y por eso contribuyen a la contaminación del ambiente.

Se estima que alrededor del 60% de los restos que se encuentran en las costas son materiales plásticos. En la actualidad, alrededor del 10% de los residuos plásticos son incinerados, y esto presenta el inconveniente de la emisión de gases tóxicos, especialmente si se trata de la incineración de PVC, que produce un derivado clorado tóxico llamado dioxina. En las plantas modernas de incineración, el riesgo de contaminación está minimizado, además, se debe tener en cuenta que el calor producido en la combustión de los residuos plásticos es elevado, por lo que su incineración en plantas de recuperación de energía sería una opción razonable.

El procedimiento menos

riesgoso para el cuidado del

ambiente es el reciclado, esta

opción sólo se aplica al 1% de

los residuos plásticos, frente

al 20% del papel o el 30% del

aluminio. Para la etapa inicial

de la separación se

aprovechan las distintas

propiedades de los diferentes

tipos de plásticos, como por

ejemplo la densidad.

Otra opción se basa en el hecho de la diferente solubilidad de los plásticos en solventes orgánicos a distintas temperaturas. Los plásticos termo rígidos, que no se reblandecen por el calor, se reducen a polvo y son utilizados como material de relleno en construcción. Los materiales termoplásticos pueden ser fundidos y vueltos a moldear para lograr otros objetos útiles al hombre. Una vez separados los diferentes plásticos, se procede a reciclarlos en forma: • Mecánica, donde se mantiene la estructura del

polímero.• Química, en la que se degrada la estructura del

polímero en productos de baja masa molecular. Durante el reciclado, los plásticos pueden contaminarse con otros materiales y transformarse en productos de baja calidad, por lo que no es aconsejable que se utilicen para contener alimentos.

En la actualidad, no obstante, se fabrican algunos bioplásticos que incorporan sustancias como el almidón, que son biodegradables por ciertos microrganismos que degradan el almidón, formando estructuras porosas que aceleran los procesos de oxidación del polímero y disminuyen su resistencia mecánica, lo que facilita su pulverización.

Además, existen plásticos fotodegradables en cuya fabricación se han incorporado compuestos fotosensibles, de modo que su exposición prolongada a la luz ultravioleta de la radiación solar provoca su degradación. Es de lamentar que estas alternativas sean costosas, lo que impide su utilización masiva.