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Polímero

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Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

Polimerización2.png
El poliestireno es un polímero formado a partir de la unidad repetitiva estireno

Polimerización y estructura

La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como polimerización por pasos o como polimerización en cadena. En cualquier caso, las moléculas obtenidas en la síntesis artifical de polímeros son de distinto tamaño entre sí, y por tanto de distinto peso molecular.

Polimerización1.png

Polimerización del estireno para dar poliestireno
n indica el grado de polimerización

Polímeros1.png

La estructura puede ser lineal o ramificada (aparte de poder presentar entrecruzamientos). También pueden adoptar otras estructuras, por ejemplo radiales.

Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien ésta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. Tabién se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

La naturaleza química de los monómeros, su peso molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta un alto grado de entrecruzamientos, el material será mucho más difícil de fundir que si no presentara ninguno.

En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolímero pues proviene de un único tipo de monómero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolímero de estos dos monómeros.

En un copolímero los monómeros se sitúan en diferentes posiciones. Pueden estar alternándose, con una disposición aleatoria, habiendo partes de la cadena ocupadas por monómeros de un único tipo, etc.

Polímeros2.png

a) Homopolímero b) Copolímero alternante
c) Copolímero bloque d) Copolímero aleatorio
e) Copolímero de injerto

Finalmente, los extremos de los polímeros son distintos a los del resto de la cadena polimérica, sin embargo es mucho más importante el resto de la cadena que estos extremos debido a que la cadena es de una gran extensión comparada con los extremos.

Clasificación

Los polímeros se pueden clasificar según el proceso de obtención:

Según su estructura o propiedades se pueden dividir de la siguiente forma:

  • Plásticos. Normalmente se incluyen dentro del término genérico de "plásticos" los termoplásticos, que son polímeros que no presentan entrecruzamientos, lineales o ramificados, y los termoestables, polímeros que presentan un alto grado de entrecruzamiento.
  • Elastómeros. Son polímeros con un bajo grado de entrecruzamiento.
  • Fibras, recubrimientos, adhesivos

Historia

Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han empleado de profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos, como por ejemplo el celuloide.

Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de transformaciones de polímeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa.

El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli(cloruro de vinilo) (PVC) en 1912.

En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo.

Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un gran número de nuevos polímeros: poliésteres, poliamidas, neopreno, etc.

La Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance en la investigación de polímeros. Por ejemplo, fue muy importante la obtención del caucho natural por caucho sintético.

En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963

Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul John Flory en 1974.

En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.


Referencias

Fuentes empleadas y notas


Otras fuentes de información