TRABAJO DE LA SEGUNDA UNIDAD.

EL MUNDO DE LOS POLÍMEROS

1¿Qué son los polímeros y por qué son tan importantes?

1.1.Definición de polímeros

R= Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.

La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-…

1.2. Importancia de los polímeros por sus aplicaciones y usos

R= La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los textiles (incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. Todos estos materiales son utilizados por diferentes razones ya que brindan propiedades distintas a cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño, etc.

1.3.Clasificación de polímeros en naturales y sintéticos.

R= Polímeros naturales

Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monómeros se encuentran dispuestos dentro del polímero.

Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos.

Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas comos fibras y telas.

Todo lo que nos rodea son polímeros. Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.

Caucho natural

Caucho natural formado por monómeros de isoprenoEl monómero del caucho natural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno), que es un líquido volátil.

Proteínas

Las proteínas funcionan como material estructural en los animales, tal como la celulosa en las plantas. Todas las proteínas contienen los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas ellas contienen azufre.

Las proteínas están formadas por cerca de 20 aminoácidos diferentes. Estos tienen dos grupos funcionales: el grupo amino (-NH2) y grupo el carboxilo (-COOH). El grupo amino está unido a un carbono vecino del grupo carboxilo.

Las proteínas son poliamidas. El enlace amida (-CONH-) entre un aminoácido y otro aminoácido se denomina enlace peptídico. Se puede observar que sigue existiendo un grupo amino reactivo a la izquierda y un grupo carboxilo a la derecha.

Serilalanilcisteína.

Cada uno de los terminales puede seguir reaccionando para unir más unidades de aminoácidos. El extremo de la molécula de proteína que tiene un grupo carboxilo libre se denomina terminal C. El extremo que tiene un grupo amino libre se denomina N.

Una molécula con más de diez unidades de aminoácidos se llama polipéptido.

Cuando la masa molar de un polipéptido es mayor de 10 000, se denomina proteína. La distinción entre los polipéptidos y las proteínas es arbitraria, y no siempre se aplica.

Los 20 aminoácidos existentes difieren solo en las cadenas laterales, las cuales pueden ser otros grupos funcionales o cadenas hidrocarbonadas.

Los aminoácidos tienen un grupo ácido y uno básico. En solución acuosa, el ión hidrógeno del ácido carboxílico es transferido al grupo básico que es el amino: el producto resultante es una molécula polar.

Polímeros sintéticos

Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.

El polibutadieno, un elastómero sintético, se fabrica a partir del monómero butadieno, que no posee un metil en el carbono número dos, siendo esta la diferencia con el isopreno.

CH2 = CH – CH = CH2 1,3 -butadieno

El polibutadieno tiene regular resistencia a la tensión y muy poca frente a la gasolina y a los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar con ellos los neumáticos

El policloropreno o neopreno, se fabrica a partir del 2-cloro-1,3-butadieno. El neopreno presenta mejor resistencia a la gasolina y los aceites y se utiliza en la fabricación de mangueras para gasolinas y otros artículos usados en las estaciones de servicio.

Un copolímero es el producto que se forma por la mezcla de dos monómeros, y en cuya cadena existen las dos unidades. El caucho estireno-butadieno (SBR) es un copolímero que contiene un 25% de estireno y un 75% de butadieno.

Este polímero sintético es más resistente a la oxidación y a la abrasión que el caucho natural, pero sus propiedades mecánicas no son tan óptimas. Al igual que el caucho natural, el caucho estireno-butadieno contiene dobles enlaces capaces de formar enlaces cruzados. Este material se usa, entre otras cosas, para la fabricación de neumáticos.

Se ha logrado sintetizar el poliisopreno, un compuesto idéntico en todos los sentidos al caucho natural, solo que no se extrae del árbol del caucho.Polimerización

Para formar un polímero existen dos caminos factibles: polimerización por adición y polimerización por condensación.

- Polimerización por adición: los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico contiene todos los átomos del monómero inicial. Un ejemplo de esto es la polimerización del etileno (monómero) para formar el polietileno, en donde todos los átomos que componen el monómero forman parte del polímero.

- Polimerización por condensación: en este caso, no todos los átomos del monómero forman parte del polímero. Para que dos monómeros se unan, una parte de éste se pierde.

2. Estructura química de los polímeros2.1.Concepto de monómero y polímero.

R=Monómeros:Son átomos individuales o pequeñas moléculas que se unen para formar polímeros, macromoléculas que están compuestas por cadenas repetidas de monómeros. Esencialmente, los monómeros forman bloques de moléculas como las proteínas, el almidón y muchos otros polímeros. Existen cuatro tipos de monómeros diferentes: los aminoácidos, los nucleótidos, los monosacáridos y los ácidos grasos. Estos monómeros forman los cuatro tipos básicos de macromoléculas: las proteínas, los ácidos nucleicos, los carbohidratos y los lípidos.Polimero:

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

2.2.Grupos funcionales presentes en la estructura de los monómeros

R= 1. grupos carboxilos (Ej: Acidos acrílico y metacrílico).

2. Grupos epoxi (Ej:de monómeros tales como glicidil metacrilato). Usualmente son utilizados para mejorar la resistencia química, la dureza del film, la resistencia química y la resistencia a l calor y a la abrasión.

3. Derivados de acrilamida (Ej: N-Metilolacrilamida). Este tipo de monómeros es usualmente utilizados en proporciones de 1 a 7% y generan la incorporación de sitios de reticulación dentro de las partículas del látex.

Puede sufrir reticulación vía puente hidrógeno a temperatura ambiente, como así también, pueden ser reticulados a temperatura más elevada (120 –150°C) con formación de enlaces covalentes entre distintos grupos N-Metilol presentes en la cadena.

4. Cloruros (Ej: Cloruro de vinilbencilo). Son monómeros con sitios electrofílicos que pueden ser reaccionados post-polimerización con nucleófilos tales como aminas, mercaptanos, etc.

5. Grupos isocianato (Ej: TMI). Estos grupos pueden ser reticulados postpolimerización , mediante grupos amino o hidroxilo , o bien reticular durante el proceso de formación del film.

6. Grupos amino (Ej: de monómeros funcionales como dietilaminoetilmetacrilato)

7. Grupos sulfonato (Ej:estireno sulfonato de sodio)

8. grupos hidroxilo (Ej: 2-hidroxietilmetacrilato)

3. ¿Cómo se obtienen los polímeros sintéticos? 3.1. Reacciones de adición y condensación de polímeros sintéticos

R= Adición:Cuando se van agregando unidades de monómero sin pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman.

Condensación:cuando se combinan unidades de monómero y pierden átomos al pasar a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o ácido clorhídrico gaseoso.Las cadenas formadas de polímeros, pueden ser:

Lineales. Formados por una única cadena de monómeros.

Ramificados. La cadena lineal presenta ramificaciones. Redes poliméricas. Se forman al enlazarse átomos de diferentes cadenas.

Ejemplo: Los hidrogeles son redes poliméricas, hidrofílicas y tridimensionales capaces de retener grandes cantidades de agua o fluidos biológicos, razón por la que presentan una consistencia blanda. Resultan muy útiles en el campo de la industria farmacéutica en la obtención de sistemas de liberación controlada.

3.2. Clasificacion de polímeros y copolimerosR=Polímeros Naturales: Son los que se pueden presentar en la naturaleza (reino vegetal y animal), por ejemplo: la celulosa, el caucho natural, las resinas, etc.

Polímeros semisintéticos: Son los obtenidos por la transformación química de los polímeros naturales, sin que se destruya de modo apreciable su naturaleza macromolecular. Ej : la seda artificial obtenida a partir de la celulosa.

Polímeros Sintéticos: Son los que se obtienen por vía puramente sintética a partir de sustancias de bajo peso molecular. Ej: el Nylon.

Copolímeros. Son macromoléculas constituidas por dos o más unidades monómeras distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita, uno sintético. Los copolímeros más comunes están formados por dos monómeros diferentes que pueden formar cuatro combinaciones distintas. Si los monómeros se agrupan en forma azarosa, el polímero se llama copolímero al azar. Si se ubican de manera alternada, se obtiene un copolímero alternado. Si se agrupan en bloque, por ejemplo, dos monómeros de un tipo y tres monómeros del otro, en forma alternada, se forma un copolímero en bloque. Si se parte de una cadena lineal formada por un monómero y se agregan ramificaciones de otro monómero, se obtiene un copolímer.

4. propiedades de los polímeros

4.1. Clasificación de los polímeros de acuerdo a las siguientes propiedades: Reticulares y llineales

Lineales: Es una molecula polimerica en la cual los atomos se arreglan más o menos en una larga cadena

Alta y baja ddensidadAlta: Es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados.

Baja: El polietileno de baja densidad o PEBD (LDPE en inglés) es un polímero de cadena ramificada, por lo que su densidad es más baja.

Termoplásticos y termoestablesTermoplasticos: Un termoplástico es un plástico que, a temperaturas relativamente altas se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando

se calienta y se endurece en un estado de transición vítrea cuando se enfría lo suficiente.

Termoestables: Los polímeros 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.

5. ¿Existen diferencias entre polímeros naturales y sintéticos?

R=Primero un polimero es una suma de monómeros, ahi naturales y sintéticos.La diferencia es que uno es echo por el hombre y el otro no, por ejemplo un polimero natural es la proteina, sus monómeros son aminoacidos, otro polimero natural es el ADN sus monómeros son nucleótidos.Polimeros sintéticos son por ej el polietileno, cuyo monómero es etileno o simplemene una botella, una alfombra, etc...

6. Efectos socioeconómicos y ambientales de la producción y uso de polímeros en México

R= el impacto sosioeconomico es que la gente los esta comprando por que son baratos(mas baratos que los biodegradables) y sirven y el impacto ecologico es que demoran mucho en disolverse en la naturaleza y algunos nunca lo hacen

NOTA: El trabajo deberá ser entregado en un formato power point, en donde la primera diapositiva deberá contener una portada con el nombre de los alumnos participantes. El contenido deberá tener información e imágenes que se relacionen a los puntos señalados anteriormente, además tendrá que contener información veraz, objetiva y sintetizada. Finalmente anexar la bibliografía consultada.

Una vez finalizado el trabajo, este deberá ser enviado al coreo de la profesora (goroka8@gmail.com) y también deberá de ser subido al blog de cada equipo.