Transcript 1.POLIMEROS.4_ - todoesquimica-I

1
-
Introducción.
Estructura: Monómeros
Homopolímeros y Copolímeros.
Estructura de las cadenas.
Clasificación según su origen.
Propiedades.
Polimerización: Por Adición y
Condensación.
- Aplicaciones.
- Comportamiento frente a la
temperatura.
2
La materia esta formada
por moléculas que pueden
ser de tamaño normal o
moléculas gigantes
llamadas polímeros. Los
polímeros provienen de las
palabras griegas Poly y
Mers, que significa muchas
partes, son grandes
moléculas formadas por la
unión de muchas
pequeñas moléculas.
Los polímeros son la base de todos los procesos de la vida,
3
y nuestra sociedad tecnológica es dependiente en gran
medida de los polímeros.
n
n
1 MONOMERO
2 DIMERO
3 TRIMERO
4 -20 OLIGOMEROS
> 20 POLIMERO
4
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 y otras tienen ramificaciones. Si hay un monómero único o
varios, se forman homopolímeros o heteropolímeros (copolímeros).
Monómeros
Polímero
(Homopolímero)
Monómeros
Polímero
(Heteropolímero)
5
Los polímeros se pueden clasificar, según los siguientes
criterios:
. Composición (tipo de monómeros).
. Secuencia de los distintos tipos de monómeros.
. Estructura de la cadena.
. Origen.
. Propiedades físicas.
. Tipo de polimerización del que provienen.
6
- Las unidades que constituyen un polímero pueden ser
iguales, en cuyo caso la macromolécula formada será un
homopolímero, como por ejemplo, el polietileno; o pueden
ser de diferente tipo, en cuyo caso estaremos en presencia
de un copolímero.
- Según como se ordenen los monómeros de diferente tipo,
se forman distintos copolímeros. Estas posibilidades se
representan a continuación en forma genérica, empleando
los monómeros A y B:
7
Entonces, los Homopolímeros:
• Son macromoléculas que están formadas por un solo tipo
de monómero.
• Su estructura general es:
(-M-M-M-M-M-)n
Ej. Polietileno, el PVC y los homopolímeros naturales como la
celulosa y el caucho.
POLIETILENO
Policloruro de vinilo
PVC
8
Y los Copolímeros:
 Se forman por la unión de
monoméricas diferentes.
dos o más unidades
 Estructura general:
(-M-C-C-M-C-C)
n
 Ej. El estireno-butadieno (SBR), acrilonitrilo-butadienoestireno (ABS)
estireno-butadieno
acrilonitrilo-butadieno-estireno
9
• -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-
Homopolímero
• A-B-A-B-A-B-A-B-
Copolímero regular
• -A-B-A-A-B-B-A-B-A-A-A-A-
Copolímero aleatorio
• -A–A–A–A–A–A–B–B–B–B–B–BCopolímero en bloque
• A – A – A – A – A – A –A 
B–B–B–B-
Copolímero de inserción
10
Lineal
Ramificado
Entrecruzado
11
Los polímeros pueden ser de origen natural, es decir, sintetizados
(fabricados) por la naturaleza, o bien, pueden ser hechos por el
hombre, y en ese caso, se les denomina polímeros sintéticos.
Una tercera posibilidad es que el hombre modifique un polímero
natural, con el fin de obtener un producto con determinadas
propiedades. Tal es el caso, por ejemplo, del acetato de
celulosa, una fibra semi-sintética ampliamente empleada en la
industria textil.
12
Naturales: proteínas, polisacáridos (almidón),
ácidos nucleicos, el caucho natural, etc.
Sintéticos: nylon, teflón, polietileno, PVC,
poliestireno, poliéster, etc.
Artificiales: acetato de celulosa.
13
14
Polímero
(Proteína)
Monómeros
(aminoácidos)
15
Modelo De
WATSON-CRICK
16
Monómero
(glucosa)
Polímero
(almidón)
Carbohidrato formado por Glucosa (azúcar) y que se utiliza
como fuente de energía. Esta presente en organismos vegetales
17
18
Hule + Azufre  Caucho
Caucho estirado
19
20
Las macromoléculas más importantes
para la vida son: hidratos de carbono,
ácidos nucleicos, lípidos y proteínas
POLÍMERO
MONÓMERO
Proteínas
Aminoácido
Ácidos nucleicos
Nucleótido
Hidratos de carbono
monosacárido
21
22
• Son aquellos polímeros que se generan
producto
de
procedimientos
químicos
(polimerización) controlados por el ser humano.
• En general, los conocemos como plásticos.
• Los polímeros sintéticos son variados y tienen
múltiples usos.
• Cabe preguntarse: ¿Cómo sería nuestra vida sin
ellos?
23
Los
primeros
polímeros
sintéticos fueron los plásticos,
hechos a partir de la celulosa
a mediados del siglo XIX
(1865).
Luego, en el siglo XX, se logró
sintetizar fibras que imitaban la
seda, por ejemplo el nylon.
Otros polímeros son el teflón,
polietileno, poliuretano, entre
otros.
24
• Podemos encontrar distintos tipos de polímeros
sintéticos.
• El siguiente organigrama lo ilustra:
Polímero sintético
Plásticos
Termoplásticos
Fibras
Elastómeros
Termoestables
25
Se obtienen industrialmente por procesos de
polimerización a partir de materias primas de bajo
peso molecular.
El campo de los polímeros
sintéticos ha tenido un gran desarrollo en este siglo.
Para ello basta mencionar cinco clases de
polímeros, ampliamente usados en la actualidad
con fines muy diversos: los plásticos, fibras,
elastómeros, adhesivos y recubrimientos. Todos
ellos son polímeros sintéticos orgánicos derivados
del petróleo y gas natural. También el hombre ha
desarrollado polímeros de origen inorgánico, como
la fibra de vidrio, fibra de carbono, el Nylon, PVC, el
poliestireno, polietileno, el teflón, etc.
26
• Las fibras son aquellos
polímeros de los cuales
se pueden obtener hilos
finos, como por ejemplo,
el nylon.
Nylon
Neopreno
• Los elastómeros son aquellos
polímeros que tienen una gran
elasticidad, es decir, pueden
estirarse varias veces su longitud y
luego recuperar su forma, como el
neopreno
(goma
natural,
del
neopreno y de los cauchos en general)
27
• Los plásticos son aquellos polímeros
que pueden ser moldeados mediante
el calor.
Termoplástico
Termoestable
– Entre los plásticos vemos los
termoplásticos, es decir, aquellos
que se reblandecen al ser
calentados y recuperan su forma al
enfriarse y así sucesivamente. Por
ejemplo: el polietileno.
– Los termoestables o termorrígidos
son aquellos que, una vez
calentados, moldeados y luego
enfriados, no se pueden volver a
moldear. Por ejemplo: la baquelita.
28
Otros ejemplos de termoestables o
termorrígidos.
29
Los termoplásticos son reciclables.
30
31
Polímeros sintéticos según origen
• También
podemos
encontrar
polímeros
sintéticos según la materia prima de la cual
provienen.
• De origen orgánico, es decir, del petróleo y sus
derivados.
• Y los de origen inorgánico, a partir de minerales.
32
• Dentro de los polímeros sintéticos de origen
orgánico tenemos el nylon y el polietileno.
Polietileno
Nylon
33
• Un par de ejemplos de polímeros inorgánicos
son:
– La fibra de vidrio.
– La fibra de carbono.
Fibra de carbono
Fibra de vidrio
34
Dificultades
• Al contrario de los polímeros naturales,
los
polímeros
sintéticos
no
son
biodegradables o, de serlo, se
demorarían muchísimos años.
• Una bolsa de polietileno podría
demorar 150 años en degradarse.
• Un vaso de polipropileno podría
demorar 1000 años.
• Esto conlleva una posible acumulación
de desechos tóxicos en nuestro
planeta y, por consiguiente, un
aumento
del
deterioro
medioambiental.
35
Polietileno
Usado en bolsas de
plástico y juguetes
nylon
Usado en cuerdas,
medias, textiles
Poliestireno
Usado en la elaboración de “hielo seco”
y espumas aislantes
36
PVC
Usado en las tuberías de drenaje
poliéster
Usado en Textiles
F
F
Teflón
C - C
F
F
Anti adherente usado en sartenes
n
37
38
ALGUNAS FIBRAS
• ·Acetato:
Se prepara a partir de
celulosa extraída de pulpa de madera
por esterificación con ácido acético y
anhídrido acético en presencia de
ácido sulfúrico. La resistencia de las
fibras está dada por la linealidad de
las moléculas (poca ramificación),
lo cual hace que puedan encajarse bien una al lado de la
otra y las fuerzas intermoleculares las mantengan unidas.
Se puede obtener con un amplio rango de colores y
lustres, es suave, seca rápidamente, es resistente a la
humedad ,no encoge. Usos: ropa, telas, películas
fotográficas, filtros de cigarrillo, almohadas.
39
• Acrílico: Compuesto por unidades repetitivas
(–CH2-CH(CN)-)n.
Es suave, de aspecto similar a la lana, retiene su forma,
es resistente a polilla, luz solar, aceite y agentes
químicos. Usos: frazadas, alfombras, buzos, medias.
40
La gran variedad de polímeros que existen hace
imposible definir características comunes para ellos, ya
que dependiendo de su proceso de producción y de
las materias primas usadas, los polímeros pueden tener
características muy diversas como: resistencia a los
golpes, al calor, a los cambios de temperatura,
flexibles, suaves, duros, elásticos, impermeables,
resistentes a la oxidación, a los ácidos, biodegradables
o no, maleables, de alta o baja densidad, etc.
41
• Las propiedades físicas y químicas de los polímeros
(dureza, rigidez, viscosidad, densidad, masa molecular,
solubilidad, reactividad, etc.) y sus usos, difieren
notablemente de los que poseen las pequeñas
moléculas que se utilizan en su fabricación (síntesis).
• Tienen una alta masa molecular (Ej: C2000H4002
polietileno 28000g/mol).
• Tienen una excelente resistencia mecánica ya que las
cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción
dependen de la naturaleza del polímero.
• A temperaturas mas bajas, los polímeros tienden a
endurecerse.
• La mayoría de los polímeros son malos conductores de
la electricidad.
42
43
44
A Ti te rodean los polímeros, o en palabras
más sencillas, algún tipo de plástico. Incluso
puedes estar vestido con algo de ellos.
Conocidas son sus múltiples y variadas
aplicaciones. Sin embargo, el reto actual en
diversas partes del mundo es desarrollar
nuevos tipos de estos materiales que se
consideran las "armas del futuro".
Y la polimerización se denomina así, porque la industria tiene
como propósito el desarrollo de polímeros útiles pero que no
impacten en la contaminación
45
• La polimerización es un proceso que
permite la formación de polímeros tanto
naturales como sintéticos, a partir de
monómeros.
46
La unión de un monómero hace una macromolécula
(polímero) ,donde la unidad monomérica se repite y se
representa entre corchete.
Cl
Cl
C=C
Cl
Cl
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
-C–C–C–C–C-CCl Cl Cl
Cl Cl Cl
Cl
Cl
C - C
Cl
Cl
Monómero
Tetracloroetileno
Polímero
Polimerización:
Es la reacción para producir un
polímero (como la que se observa arriba).
47
n
48
• La polimerización comienza por un radical,
un catión o anión.
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
El Silicio forma una variedad de
polímeros naturales inorgánicos, como
los silicatos que contienes unidades de
SiO4.
En las siliconas, dos de los oxígenos
de la unidad SiO4 han sido
reemplazados por grupos
hidrocarbonados, dando lugar a
polímeros con estructura (-O-SiR2-)n.
Aplicaciones:
Tapas de bujías
Cables
Mangueras de calefacción
Tubos para diálisis y transfusiones
Catéteres
Implantes
60
Siliconas
61
62
Clasificación de los Polímeros
-Según su origen
-Según su mecanismo de polimerización
-Composición Química
• -Según sus aplicaciones
• -Según su comportamiento a la
Temperatura
63
64
• Proceden de recursos naturales como el
petróleo, gas natural, carbón y sal común.
• Termoplásticos
• Termoestables
65
66
67
68
69
70
POXIPOL 1
¿Por qué el pegamento epoxi (Poxipol) viene en dos
pomos diferentes que se mezclan?
Uno de los pomos contiene un
polímero de bajo peso molecular
con grupos epoxi en sus extremos,
mientras que el segundo pomo
contiene una diamina
71
• Cuando se mezclan ambas partes, el diepoxi y la diamina
reaccionan entre sí mediante el ataque del par electrónico libre del
grupo amino a uno de los carbonos unidos al oxígeno del epóxido.
72
No sólo el mismo grupo amino puede volver a reaccionar, sino que tanto el grupo
amino como el époxido que aún no han reaccionado pueden hacerlo, y por sucesivas
reacciones las moléculas se enlazan para formar una red entrecruzada gigantesca.
La rigidez del
polímero dependerá
del grado de
entrecruzamiento, y
esto a su vez de la
relación aminaepóxido que se
utilice.
Por eso, es posible
regular la dureza del
Poxipol de acuerdo a
la cantidad de
material que se tome
de cada pomo. 73
74
•Bloomfield, M. (1997). Química de los
Organismos Vivos. 1era ed. México: Editorial
LIMUSA
•Garritz A. y Chamizo J.A. (1994). Química. 1era ed.
•Estados Unidos: Editorial Addison-Wesley
•Solomons, G. (1996). Fundamentos de Química
•Orgánica. 2da. ed. México: Editorial LIMUSA
75