el mundo de los polímeros
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.
COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN.
QUÍMICA IV.
“El mundo de los polímeros.”
Integrantes del equipo.
Díaz Alonso Edith. 311228452.
García Gonzales Jessica. 311227060.
Sánchez Chavarría E. Jacqueline. 311335767
Valdez Montes de Oca Eduardo. 312020833
El Mundo De Los Polimeros.
¿QUE SON LOS POLÍMEROS?
Polímeros:
Del griego Polys (muchos) + meros (parte).
Molécula muy grande (macromolécula) constituida por la unión repetida de muchas unidades moleculares pequeñas (monómeros), generalmente orgánicas, unidas entre si por enlaces covalentes y que se formó por reacciones de polimerización.
IMPORTANCIA DE LOS POLÍMEROS POR SUS APLICACIONES Y USOS.
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, en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el polietileno, 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
CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS EN NATURALES Y SINTÉTICOS.
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.
El caucho natural es un polímero elástico y semisólido, que posee la siguiente estructura:
Caucho natural formado por monómeros de isopreno.
El 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:
Los aminoácidos forman una proteína a través de un enlace peptídico, enlace entre un carbono del grupo carboxilo y un grupo amino.
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.
Cuando se unen dos aminoácidos, el producto es un dipéptido:
Cuando se combinan tres aminoácidos, se forma un tripéptido
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. Un segmento de este copolímero es el siguiente:
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.
MONÒMEROS Un monòmero (del griego mono, «uno», y meros,
«parte») Un monómero es una molécula de pequeña masa
molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros.
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 monosacáEsencialmente, los moy los ácidos grasos
POLÌMEROS
Polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento).
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman 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.
El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.
GRUPOS FUNCIONALES «MONOMEROS
»
La polimerización es el proceso químico por el cual, mediante el calor, la luz o un catalizador se unen varias moléculas de un compuesto para formar una cadena de múltiples eslabones de aquellas y obtener una macromolécula (polímero)todas las polimerizaciones tienen un detalle en comun:comienzan con moléculas pequeñas, que se van uniendo entre si para formar moléculas gigantes.
Asi,los procesos de polimerización persiguen la obtención de estructuras de alto peso molecular partiendo de materiales de bajo peso molecular.
Cómo se obtienen los polímeros sintéticos?
¿
Reacciones de adición y condensación de polímeros
sintéticos.Las reacciones químicas de polimerización se pueden CLASIFICAR según la forma en que se lleva a cabo el proceso de polimerización y la naturaleza de las reacciones que tienen lugar .
POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN (Poli adiciones) Formación de cadenas a través de la adición de monómeros activados. Da lugar a polímeros lineales. GENERALMENTE, NO GENERA SUBPRODUCTOS SE PRODUCE LA ACTIVACIÓN DEL MONÓMERO LO QUE PERMITE LA APERTURA DE LA ESTRUCTURA EN DOS PUNTOS ACTIVOS EN LOS EXTREMOS DEL MONÓMERO .
(Un ejemplo es el poliestireno)
- POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN (Poli condensaciones)Formación de cadenas por condensación mediante reacciones de grupos funcionales. Dos compuestos orgánicos reaccionan químicamente para formar uno de mayor peso molecular. Puede dar lugar a polímeros lineales cuando la funcionalidad es 2 (f = 2) o polímeros reticulares cuando la funcionalidad es superior a 2 ( f > 2).
SE PARTE DE DOS MONÓMEROS A Y B, QUE AL REACCIONAR QUÍMICAMENTE SE ENSAMBLAN DEBIDO A LA PRESENCIA DE DOS PUNTOS ACTIVOS EN SU ESSTRUCTURA Y DESPRENDEN UNA MOLÉCULA QUE HAY QUE ELIMINAR PARA QUE LA REACCIÓN SE DESARROLLE ADECUADAMENTE. SI f = 2 EL CRECIMIENTO SIEMPRE VA DEJANDO DOS PUNTOS ACTIVOS DE CRECIMIENTO Y SE FORMA UN POLÍMERO LINEAL
El silicón, formidable sellador, es el polímero por condensación del dihidroxisilano.
Clasificación de polímeros y copo
limeros.
Clasificación de los polímeros sintéticos1. Según el tipo de monómeros que lo conforman, se clasifican como:a) Homopolímeros: si están formados sólo por la repetición de unidades del mismo monómero, como polietileno, poliestireno, entre otros.b) Copolímeros: si las cadenas están formadas por dos o más tipos de monómeros como estireno-butadieno (SBR) en la fabricación de neumáticos, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) en cuerpos de televisores y refrigeradores, etc.
2. Según su secuencia en el polímero, los monómeros (en líneas de color azul y rojo) pueden estar ubicados de distinta manera, por ejemplo al azar,
alternando una unidad de cada polímero,
o alternando una secuencia de unidades de cada polímero
3. Según sus propiedades físicas se pueden clasificar como:a) Termorrígidos: si mantienen su forma una vez que han sido moldeados a una cierta temperatura, por ejemplo, la baquelita. Estos polímeros son también conocidos como termoestables.
b) Termoplásticos: si pueden cambiar su forma con cambios de temperatura, por ejemplo, polietileno, poliestireno.Esta última clasificación introduce el término “plástico”, que se define como un polímero de naturaleza orgánica que puede moldearse para obtener una forma deseada.
c) Elastómeros: si tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación de ella, por ejemplo, caucho vulcanizado.
d) Fibras: si tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y, simultáneamente, se aplica un estiramiento.
Aquí una tabla que pudiera ilustrar mejor algunas clasificaciones de polímeros.
CopolímeroPolímero constituido por dos o más monómeros (cadena heterogénea). Algunos ejemplos son los denominados con las siglas: SAN, NBR, SBR.Si A y B representan los monómeros entonces existen tres formas de disponerlos en la cadena:
Copolímeros al azar (u aleatorios): Copolímero con los monómeros unidos en una secuencia desordenada a lo largo de la cadena del polímero:~A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A~
Copolímeros alternados: Copolímero con los monómeros unidos en forma alternada:
~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
Copolímeros en bloques: Polímero con los monómeros unidos en una secuencia formada tramos más o menos largos de A cada uno seguido por un tramo de B:
Copolímeros de injerto: La cadena principal del polímero tiene apenas unidades de un mismo monómero, mientras que el otro monómero solo forma parte de ramificaciones laterales (el injerto):
~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~ | | | B B B | | | B B B | | | B B B | | | B |
PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS.
-Propiedades Reológicas.
Distribución de Pesos Moleculares (DPM).
La distribución de pesos moleculares (DPM), es una medida de la proporción en número (o en peso) de moléculas de diferentes pesos moleculares que componen una muestra de resina polimérica. En otras palabras, la DPM indica la variación en el tamaño de las cadenas moleculares. Si las moléculas presentan longitudes de cadena diferentes, la distribución es amplia. En el caso de longitudes de cadena similares, la distribución es estrecha. Este último caso es típico del polipropileno obtenido vía reología controlada.
El peso molecular del polímero puede ser calculado por definición de acuerdo a: PM (polímero) = GP * PM (unidad polimérica).Donde GP: grado de polimerización, es el número de veces que se repite la unidad monómerica en una cadena.
Ej: Calcular el PM del polipropileno con un grado de polimerización de 3x104
La estructura repetitiva, del polipropileno es el propileno con tres átomos de carbono y seis de hidrógeno cuyo PM = (3 x 12 + 6 x 1) = 42.
Entonces el PM (polímero) = 3 x 104 x 42 = 1, 26 x 106
Indice de Fluidez (IF).
El índice de fluidez (IF) es una medida de la capacidad de flujo de la resina bajo condiciones controladas y se puede medir fácilmente con un equipo denominado plastómetro, utilizando velocidades de deformación muy bajas, una temperatura de 230 °C y un peso de 2.16 Kg, de acuerdo a la Norma ASTM D 1238. Esta variable se relaciona inversamente con la viscosidad y el peso molecular (PM), es decir, a medida que aumenta el índice de fluidez de la resina, se obtiene una disminución en la viscosidad y el peso molecular.
-Propiedades Físicas.
Densidad (ρ).
La densidad es la medida de peso por unidad de volumen de un material a 23 °C.
-Propiedades Mecánicas.
Por otro lado están las propiedades mecánicas, dentro de las cuales se tienen: la tensión que indica la resistencia del material y al realizar dicho ensayo se obtienen los siguientes parámetros: módulo elástico, elongación, resistencia a la fluencia y la resistencia a la ruptura; la flexión que también involucra la resistencia del material para determinar el módulo de flexión y la resistencia a la flexión; la dureza que es la resistencia que opone un material a ser penetrado o rayado.
Los materiales poliméricos presentan 3 tipos distintos de comportamiento esfuerzo-deformación: frágil, dúctil y totalmente elástico. En los polímeros, el módulo de elásticidad, resistencia a la tracción y ductilidad se determina de la misma forma que en las aleaciones metálicas.
-Propiedades Térmicas.
En el área de las propiedades térmicas se pueden mencionar: la cristanilidad que se refiere al ordenamiento de las cadenas del polímero que contrario a lo que se piensa le imparte a la resina opacidad debido a que las moléculas presentan mayor empaquetamiento y por lo tanto impiden el paso de la luz por medio de ellas, es decir, que entre más cristalino sea un polímero menos transparencia.
La cristanilidad le imparte al material alta rigidez y temperaturas de fusión elevadas, entre otras propiedades.
-Propiedades Químicas.
Finalmente se encuentran las propiedades químicas, dentro de las cuales cabe destacar la resistencia química de los polímeros, ya que la misma determina si es compatible o no con otros elementos.
DIFERENCIAS ENTRE POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS.
La diferencia es que uno es echo 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. Polímeros sintéticos son por ejemplo el polietileno ,cuyo monómero es etileno o simplemente una botella , una alfombra, etc...
EFECTOS SOCIOECONÓMICOS Y AMBIENTALES DE LA PRODUCCIÓN Y USO DE POLÍMEROS EN MEXICO.
Aspectos positivos.
Un gran número de materiales están construidos por polímeros y muchos de ellos son irremplazables en el actual mundo tecnológico.
Aspectos negativos.
La inadecuada eliminación de los polímeros contribuye en buena parte a la degradación ambiental por acumulación de basura.
Muchos artículos de plástico son peligrosas armas destructivas. Por ejemplo, las bolsas plásticas pueden ser causantes de asfixia si se recubre la cabeza con ellas y no se logra retirarlas a tiempo.
Especies como la tortura gigante, mueren al ingerir bolsas plásticas que flotan en el mar, confundiéndolas con esperma de peces, su alimento habitual.
La no biodegradación impide su eliminación en relleno sanitario y además disminuye notablemente la presencia de colonias bacterianas en torno a los plásticos.
La incineración puede generar compuestos venenosos. Por ejemplo, HCl (g) y HCN (g)
Los envases plásticos empleados para alimentos no pueden volver a usarse ya que no existen métodos efectivos de esterilización.
http://www.textoscientificos.com/polimeros/clasificacion
http://www.fullquimica.com/2013/01/generalidades-y-clasificacion-de-los.htmlhttp://www6.uniovi.es/usr/fblanco/EXP.T2.1-MPyC.Tema2.TecnicasPolimerizacion.pdf
Fuentes de información.
http://tecnopolimeros.blogspot.mx/2011/03/propiedades-de-los-polimeros.html
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=136400