Los Científilocos – Materiales en el Mundo Actual

AUTORES:

Ayqui Chuquisaca, Jeison Anthony – 20203389
Bandhy Chávez, Sthefany Doris – 20206105
Molina Salinas, Sabrina Dhanitza – 20206028
Tiza Ccahuay, Jessenia Nayely – 20203703

Tomado de: “OSH Academy” https://www.oshatrain.org/pages/plastics_industry_safety.html

INTRODUCCIÓN

En la vida cotidiana por lo general se observa el uso de los polímeros, esto debido a la facilidad de producción y bajo costo con el que se obtienen. Esto último, ha desembocado en que las industrias hagan uso masivo de ellos, pues se los encuentra presentes en las botellas de plástico, electrodomésticos, tuberías, prendas de vestir, etc. Cabe destacar que el pensamiento de que sólo están presentes en objetos desarrollados por el hombre es erróneo. Puesto que, se encuentran presentes en el interior de los organismos de los seres vivos. Por ejemplo, en forma de proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, polisacáridos, etc. Por medio del presente artículo, se abordará la información que se ha obtenido de los polímeros a través de una investigación rigurosa y precisa. El objetivo de esto, es informar acerca de los polímeros como su definición, propiedades, clasificación, estructura, etc.

ETIMOLOGÍA

La palabra “polímero” proviene de dos vocablos griegos:

Poli = muchos o varios
mero = unidad de repetición o unidad fundamental

DEFINICIÓN

Los polímeros son macromoléculas que se forman mediante la unión de una gran cantidad de moléculas de bajo peso molecular, denominadas monómeros . Un polímero es un compuesto molecular que se caracteriza por tener una masa molar grande, que comprende desde miles a millones de gramos, y por estar formado por muchas unidades que se repiten. Los polímeros se han utilizado desde la prehistoria y los químicos los han sintetizado desde el siglo pasado. Los polímeros naturales son la base de todos los procesos de la vida y nuestra sociedad tecnológica depende completamente de los polímeros sintéticos.

Tomado de: “Todo en polímeros” https://todoenpolimeros.com/que-son-los-polimeros/

CARACTERÍSTICAS

Es fácil procesarlo para darle forma debido a su bajo punto de fusión.
Son comúnmente usados como aislantes por su alta resistencia eléctrica
Permite la creación de materiales más ligeros para las industrias gracias a su baja densidad.
Debido a que presentan poca reactividad química, no presentan riesgo al ponerlos en contacto con alimentos.

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

1) Según la unión de sus monómeros:

Homopolímeros: Son polímeros formados por la repetición de un solo tipo de monómero (cadena homogénea). Por ejemplo: polietileno, poliestireno, poliacrilonitrilo, etc.

Tomado de: “Química General” http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

Copolímeros: Son polímeros formados por dos tipos de monómeros diferentes. (cadena heterogénea). Por ejemplo los denominados con siglas: SAN, NBR, SBR.

– Copolímero alternado: Los monómeros se repiten uno a continuación del otro.

Tomado de: “Química General” http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

– Copolímero en bloque: Los monómeros de un mismo tipo están juntos en un tramo, al igual que el otro tipo de monómeros.

Tomado de: “Química General” http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

– Copolímero al azar: La repetición de monómeros sin ningún tipo de orden a lo largo de la cadena.

Tomado de: “Química General” http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

– Copolímeros de injerto: La cadena principal tiene apenas repeticiones de un mismo monómero y el otro monómero solo forma parte de ramificaciones laterales (el injerto).

2) Según su origen:

Polímeros naturales o biopolímeros: Son todos aquellos que provienen de los seres vivos, lo que significa que se encuentra una gran diversidad en la naturaleza. Por ejemplo: Las proteínas, los polisacáridos, seda, caucho, algodón, etc.

Tomado de: “Características” https://www.caracteristicas.co/algodon/

PROTEÍNAS

Las proteínas son polímeros de aminoácidos, tienen una función primordial en la mayoría de procesos biológicos. La mayoría de las enzimas son proteínas. Las proteínas facilitan el transporte y almacenamiento de sustancias vitales, soporte mecánico, movimiento coordinado y la protección contra enfermedades. Aproximadamente, el cuerpo humano tiene alrededor de 100 000 tipos de proteínas, cada una desempeña una función fisiológica diferente.

Los aminoácidos

Un aminoácido es un compuesto que contiene por lo menos un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH)

Tomado de: “Hyper Physics” http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Organic/amino.html

Todas las proteínas del cuerpo están formadas por 20 aminoácidos diferentes. A continuación, una tabla que muestra los 20 aminoácidos esenciales para los organismos vivos:

Tomado de: “Química 12e” https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:605481/one

Lo primero que se debe hacer en la síntesis de una molécula de proteína es una reacción de condensación entre un grupo amino de un aminoácido y un grupo carboxilo de otro. La molécula que se forma a partir de los dos aminoácidos se conoce como dipéptido y el enlace que los une se conoce como peptídico.

Tomado de: “Química General” http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/73-biomoleculas.html

ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son polímeros de masa molar elevada cuya función es esencial en la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos ADN y ARN contienen las instrucciones genéticas para la síntesis de proteínas en las células. Los nucleótidos son las unidades fundamentales de ADN y ARN. Cada nucleótido contiene una base de purina o de pirimidina, una molécula de desoxirribosa y un grupo fosfato. Los nucleótidos de ARN son semejantes pero contienen distintas bases y ribosa en lugar de desoxirribosa. En la siguiente imagen, se muestran los componentes de los ácidos nucleicos ADN y ARN.

Polímeros semisintéticos: Son aquellos que están hechos a base de polímeros naturales, los cuales pasan por un proceso de transformación. Por ejemplo: Entre los productos derivados de la celulosa podemos encontrar el papel higiénico, manteles de papel, papel celofán, etc.

Tomado de: “Imprenta online” https://www.imprentaonline.net/manteles-personalizados-kraft

Polímeros sintéticos: Son aquellos que fueron elaborados en laboratorios o en industrias, los cuales se obtienen mediante reacciones orgánicas de polimerización a partir de los monómeros. Por ejemplo: polietileno, policloruro de vinilo (PVC), nylon, etc.

Tomado de: “Concepto” https://concepto.de/polietileno/

3) Según su estructura:

Polímeros lineales: Son largas cadenas sin ramificaciones ni entrecruzamiento. Se pueden encontrar en polietileno.

Tomado de: “Textos científicos” https://www.textoscientificos.com/polimeros/clasificacion#:~:text=Homopol%C3%ADmero,poli(acetato%20de%20vinilo)

Polímeros ramificados: Es una cadena polimérica en el cual todas las moléculas tienen ramificaciones (pequeñas cadenas laterales). Se pueden encontrar en el poliestireno.

Polímeros entrecruzados: Es una cadena polimérica en la cual los polímeros poseen estructura tridimensional, donde las cadenas están unidas unas a otras por enlaces laterales.

4) Según su comportamiento térmico

Termoplásticos: Son materiales plásticos que pueden deformarse o volverse flexibles a altas temperaturas. Estos materiales se funden al calentarse y endurecerse en un estado de transición vítrea. Por ejemplo: polietileno, polipropileno, poliamidas, la botella PET, etc.

Tomado de: “Fibras sintéticas y especiales” http://todosobrelasfibrassinteticas.blogspot.com/2013/04/poliamida-pa.html

Termoestables: Es un conjunto de polímeros unidos mediante enlaces químicos adquiriendo una estructura final altamente reticulada, tienen enlaces cruzados y al calentarse se descompone químicamente. Ejemplos: resinas de melanina, fenolóficas, poliuretano.

5) Según su método de síntesis:

Polímeros de crecimiento en cadena: En esta reacción en cadena lo que ocurre es que a un enlace doble carbono carbono de un sustrato insaturado se le añade un iniciador. Esto produce un intermediario reactivo que, posteriormente, se hará reaccionar con una segunda unidad de monómero. Esto produce un intermediario nuevo que, nuevamente, se hará reaccionar con una tercera unidad de monómero y así sucesivamente se forma la reacción en cadena.

Tomado de: “Tecnología de los plásticos” https://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2013/07/polimerizacion.html#:~:text=En%20la%20polimerizaci%C3%B3n%20por%20crecimiento%20en%20etapas%2C%20las%20cadenas%20en,reaccionar%20con%20cadenas%20en%20crecimiento.

Polímeros de crecimientos por pasos: A diferencia de los polímeros de crecimiento en cadena, en la polimerización de crecimiento por pasos, las cadenas de crecimiento pueden reaccionar entre ellas para formar cadenas todavía más largas. Algo que no ocurre en la polimerización por crecimiento en cadena, en la que sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas de crecimiento.

REACCIONES DE ADICIÓN

En las reacciones de adición participan compuestos insaturados que contienen enlaces dobles o triples. Por ejemplo, la hidrogenación y las reacciones de halogenuros de hidrógeno y de halógenos con alquenos y alquinos. En la siguiente imagen apreciamos reacciones de adición de hidrocarburos.

Tomado de: “Portafolio de Química Orgánica 2” https://sites.google.com/site/portafoliodequimicaorganica2/reacciones-de-adicion

Los polímeros hechos de un solo tipo de monómero, por ejemplo el polietileno, se denominan homopolímeros. Otros ejemplos de homopolímeros son el teflón o politetrafluoroetileno y el cloruro de vinilo (PVC). En la imagen podemos observar la estructura química del teflón.

Tomado de: “Química fácil” https://quimicafacil.net/infografias/efemerides/descubrimiento-del-teflon/

La química de los polímeros se vuelve más complicada si las unidades de partida son asimétricas.

En una reacción de adición de propenos se puede formar varios isómeros geométricos. Si la adición es aleatoria se obtienen polipropenos atácticos, que no se compactan bien. Estos polímeros son gomosos, amorfos y relativamente débiles.

REACCIONES DE CONDENSACIÓN:

La reacción entre la hexametilendiamina y el ácido adípico es uno de los procesos de condensación mejor conocidos. El producto final de esta reacción recibe el nombre nylon 66. Las reacciones de condensación también se emplean en la manufactura del poliéster (dacrón).

Los poliéster se utilizan en fibras, botellas de plástico, etc. En la siguiente tabla, mostraremos algunos monómeros y sus polímeros sintéticos comunes.