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Que Son Los Polímeros Y Estructura De Los Polímeros Un polímero es un compuesto químico cuyas moléculas están formadas por cadenas en las que se repite una unidad básica. Esta unidad que se repite se denomina monómero. Vamos a explicar el concepto de polímero, qué tipos hay, cómo se forman y cuáles son sus propiedades más importantes. Los polímeros se definen como macromoléculas que se obtienen por la unión de una o más moléculas pequeñas repetidas a lo largo de una cadena. La unidad que se repite en el polímero es el monómero y la reacción por la que se forman es la reacción de polimerización. Los plásticos son ejemplo de polímeros.

La unión repetitiva de etileno da lugar al polietileno

Los polímeros pueden ser inorgánicos, por ejemplo el vidrio, pero la mayoría de polímeros de interés industrial son compuestos orgánicos formados por hidrocarburos asociados a diferentes elementos, es decir, moléculas formadas por cadenas de átomos de carbono a los que se unen otros elementos.

Características generales de un polímero 

Bajo punto de fusión, que permite procesarlo fácilmente para darle forma.



Baja densidad, lo cual los hace útiles en industrias como la automóvil por ser productos ligeros.



Pobre conductividad eléctrica y térmica, permite usarlos como aislantes.



Poca reactividad química, permite tenerlos en contacto con alimentos sin riesgos.

Representación de los polímeros Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de muchas unidades pequeñas, las cuales se llaman unidades repetitivas. Analicemos la estructura del polietileno, el polímero con el que se hacen las bolsas de plástico. Este polímero se forma a partir de etileno, según la siguiente reacción:

El producto final (polietileno) muestra muchas unidades repetitivas similares. Sin embargo, no es necesario dibujar todas las unidades repetitivas, sino sólo una de ellas e indicar que ésta se repite muchas veces. Así, en el caso del polietileno, podemos representar al polímero así:

Los corchetes nos indican que la unidad que está dentro es la que se está repitiendo, y el subíndice “n” nos dice que se repite “n” veces. De forma similar, podemos representar el policloruro de vinilo. Este polímero se forma a partir del cloruro de vinilo:

Nuevamente, la estructura dentro de los corchetes es la que se repite indefinidamente.

Clasificación De Los Polímeros Los polímeros pueden ser clasificados según muchos parámetros. A continuación veremos las principales clases de polímeros que existen.

Según su origen Pueden existir tres tipos de polímeros: naturales, semisintéticos y sintéticos. Los polímeros naturales existen en la naturaleza como tales. Las biomoléculas pueden ser consideradas polímeros naturales. Otro ejemplo es el caucho. Los polímeros semisintéticos han sido obtenidos mediante la transformación de un polímero natural. El caucho vulcanizado, componente de las llantas, es un ejemplo: se produce al hacer reaccionar caucho con azufre, a altas temperaturas. Los polímeros sintéticos son obtenidos industrialmente, haciendo reaccionar al monómero correspondiente. Ejemplos de polímeros sintéticos son el polietileno, nylon o poliestireno (Tecnoport).

Según su estructura Un polímero puede clasificarse en lineal o ramificado dependiendo de su estructura. Por ejemplo, el polietileno, componente de las bolsas de plástico, es un polímero lineal. En este caso, los monómeros se enlazan entre sí formando una cadena carbonada continua. Un ejemplo es el polietileno, en su estructura se observa que todos los átomos de carbono están en la cadena principal, enlazados entre sí.

Sin embargo, el policloruro de vinilo o el polipropileno son polímeros ramificados, ya que hay grupos voluminosos fuera de la cadena principal:

En algunos casos, los grupos fuera de la cadena principal pueden ser más grandes que los mostrados, llegan a ser una nueva cadena. Esto ocurre durante la reacción de polimerización, por reacciones paralelas a la que sufren los monómeros. Figura 8.3. Polímero lineal y ramificado.

Según su comportamiento térmico Se pueden clasificar en termoplásticos y termoestables. Los polímeros termoplásticos pueden ser moldeados al calentarse. Ejemplos son el polietileno y polipropileno, que pueden ser fácilmente reciclados. Otro ejemplo es el polietilentereftalato (PEt, con el que se hacen las botellas de plástico. ¿Sabes cómo se fabrican y moldena las botellas de plástico hechas con PET? El siguiente vídeo te explicará como se producen: Los polímeros termoestables son aquellos que, al calentarse, se descomponen químicamente. Un ejemplo es la baquelita, polímero usado en la fabricación de asas para ollas. Figura 8.4. La baquelita (polímero termoestable) se usa para fabricar asas para ollas.

Según la unión de sus monómeros Cuando un polímero se forma por la unión de un único monómero, se denomina homopolímero. En un caso general:

Si tenemos dos tipos de monómeros diferentes, el polímero se llama copolímero. Dependiendo del orden en que se distribuyan los dos monómeros en la estructura, podemos tener un copolímero alternado, en bloque o al azar. En un copolímero alternado, los monómeros se repiten uno a continuación del otro. En un copolímero en bloque, los monómeros de un mismo tipo están agrupaos en una zona de la molécula, al igual que el otro tipo de monómeros. Por último, en un copolímero al azar, no existe ningún orden en la repetición de monómeros.

Los copolímeros son útiles porque combinan las propiedades de ambos monómeros en una misma estructura. Un ejemplo es el caucho estireno butadieno (abreviado, del inglés, SBR o también SBS), donde se combina la elasticidad y la durabilidad de ambos componentes. Un uso de este copolímero es en la fabricación de suelas de zapatillas.

Preparación De Un Polímero: Polimerización Para preparar un polímero, debemos enlazar entre sí una gran cantidad de monómeros de bajo peso molecular. Este proceso se denomina polimerización. Existen dos tipos de reacciones de polimerización: adición y condensación. Consecuentemente, existen dos tipos de polímeros: polímeros de adición y polímeros de condensación. En la polimerización por adición, los monómeros se unen unos con otros, de tal manera que el polímero final contiene todos los átomos del monómero inicial. Figura 8.5. Polimerización por adición.

El poliestireno y el policloruro de vinilo son ejemplos de polímeros de adición.

En la polimerización por condensación, no todos los átomos del monómero forman parte del polímero final. Para que los monómeros se unan, es necesario que una parte de ellos se pierda. Figura 8.6. Polimerización por condensación.

El nylon 6,6 es un ejemplo de un polímero de condensación. Este polímero se prepara a partir de ácido adípico y hexametilendiamina. Para que ambas moléculas se unan, el ácido adípico debe perder un grupo -OH, mientras que la hexametilendiamina debe perder un átomo de hidrógeno. Estos átomos eliminados se unen, formando agua y produciéndose, a su vez, la unión entre ambos monómeros.

Propiedades generales de los polímeros Cada polímero tiene unas propiedades determinadas. Conociendo las propiedades requeridas de un material para un uso en particular, puede escogerse un polímero u otro, incluso puede diseñarse la síntesis en laboratorio de un nuevo polímero buscando dichas propiedades específicas. Es común asociar a los polímeros con propiedades elásticas pero en realidad las propiedades de los polímeros son muchos más amplias y no todos los polímeros presentan elasticidad. Además, en función del uso final se elegirá un polímero en concreto atendiendo a sus propiedades. Entre las propiedades más buscadas de los polímeros destacan: 

Elasticidad

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Reflectante



Resistencia

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Dureza



Fragilidad



Opacidad, transparencia o translucidez



Maleabilidad



Aislante



Otras características y propiedades

Clasificación Un mito común relacionado con los polímeros es su asociación a la química de laboratorio pero esto no es real. Existen innumerables polímeros naturales, por ejemplo, muchas proteínas son polímeros formados por cadenas de aminoácidos. Otro ejemplo de polímero natural es el caucho, un material utilizado desde hace miles de años y formado por polimerización natural. Por supuesto, la química moderna ha hecho posible sintetizar de forma artificial en laboratorio muchos polímeros para satisfacer necesidades concretas, por ejemplo el teflón. En la actualidad existen muchísimos polímeros que se clasifican en función de diferentes criterios. En función de su origen: 

Polímeros naturales



Polímeros artificiales



Polímeros sintéticos

En función del número de monómeros: 

Homopolímero



Copolímero

En función de las propiedades del polímero, se pueden distinguir tres tipos generales de polímeros: 

Termoplásticos



Elastómeros



Termoestables

Polimerización Un polímero está formado por la unión repetida de moléculas un mismo monómero para formar una cadena larga. La unión de estos monómeros es el proceso de polimerización. Existen varios métodos de polimerización: polimerización de crecimiento en cadena y polimerización por crecimiento en etapas. 

Polimerización de crecimiento en cadena: los monómeros se unen a la cadena de uno en uno. Así, se pasa de monómero a dímero (dos monómeros unidos), luego a trímeros, luego a tetrámeros, etc.



Polimerización de crecimiento en etapas: en este caso la formación del polímero es similar al anterior método pero los monómeros pueden unirse de formas diferentes. Por ejemplo, un dímero se podría unir a otro dímero para formar un tetrámero. En otras palabras, es posible la unión de oligómeros (cadenas cortas de monómeros) entre sí y con otros monómeros. Incluso una cadena larga en formación puede reaccionar con otra cadena larga para formar una cadena aún más larga. El proceso de polimerización es mucho más rápido pues en la polimerización de crecimiento en cadena únicamente un monómero puede reaccionar con una cadena en formación para que vaya creciendo. Elegir un método u otro dependerá de las características físico-químicas de las moléculas y de la tecnología disponible.

Además, la polimerización puede ser: 

Por adición: una polimerización será por adición si el monómero no pierde ningún átomo cuándo se une a la cadena en formación. Es decir, la composición del polímero es igual a la suma de la composición de cada uno de los monómeros, de ahí el nombre de adición. Cómo resultado de la reacción de polimerización por adición no se generan subproductos.



Por condensación: si en el proceso de polimeración el monómero pierde átomos respecto a su estado anterior. Para que el monómero se una a la cadena es frecuente que tenga que perder algunos átomos, por lo general en forma de pequeñas moléculas como puede ser H2O. Se genera, por tanto, subproductos de la reacción y el polímero resultante no tiene una composición igual a la suma de la composición de los monómeros.

Por lo general, las características moleculares de la cadena de polímero suelen trasladarse a las características macro. Por ejemplo, si las moléculas de la cadena presentan elasticidad,

es muy probable que el polímero resultante tenga propiedades elásticas. De igual modo, si los monómeros se unen entre sí mediante enlaces muy fuertes será de esperar que el polímero sean bastante resistente. La polimerización es en la práctica un proceso que puede ser muy complejo y se escapa a la profundidad de este artículo qué solo pretende explicar qué es un polímero. Ejemplo de polimerización:

Polimerizacion del poliestireno

Polímeros con enlaces cruzados

Esquema de un polímero ramificado

La mayoría de polímeros no presentan enlaces cruzados entre cadenas salvo interacciones moleculares no covalentes (no hay unión átomo-átomo entre distintas cadenas de polímero).

Esto significa que las cadenas de polímero pueden ser separadas y ser utilizadas de nuevo, lo que hace posible que se puedan reciclar con cierta facilidad. Por ejemplo, las típicas botellas de plástico de refresco se funden y se puede utilizar para fabricar nuevas botellas o para fabricar cualquier otro producto en el que se necesite este plástico, y tan sólo se necesita aplicar un poco de calor. A estos plásticos se les conocen comúnmente como termoplásticos ya que su plasticidad aumenta notablemente con un poco de calor. Los polímeros con enlaces cruzados presentan enlaces covalentes entre distintas cadenas de polímero y son difíciles de volver a formar una vez que se hayan roto. Como desventaja es evidente que no se pueden reutilizar con tanta facilidad pero presentan algunas propiedades que pueden ser requeridas para ciertos fines. Por ejemplo, los polímeros con enlaces cruzados suelen presentar mayor dureza y rigidez así como una mayor resistencia a la temperatura. Por ejemplo, los termoplásticos son polímeros con enlaces cruzados.

Ejemplos de polímeros En la vida diaria del cualquier persona están presentes multitud de polímeros. Si no te lo crees lee estos nombres, seguro que muchos te suenan: 

Polipropileno (PP): se usa en muchos tejidos como tapicerías y alfombras.

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Polietileno de baja densidad (LDPE): el típico plástico de las bolsas para comida

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Polietileno de alta densidad (HDPE): lo puedes encontrar, entre otros, en botellas rígidas, como las botellas de muchos productos de limpieza domésticos, o en muchos muñecos de plástico.

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Cloruro de polivinilo (PVC): con sus siglas PVC seguro que ya sabes dónde encontrarlo en tu casa, por ejemplo en tuberías.

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Poliestireno (PS): se utiliza en muchos utensilios y productos domésticos y puede que el más conocido sea la espuma de poliestireno, las típicas bolitas blancas utilizadas para amortiguar golpes dentro de cajas de transporte.

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Politetrafluoretileno (PTFE, Teflón®): recubre nuestras sartenes antiadherentes, entre otros.

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Polimetilmetacrilato (PMMA, Plexiglas®): un material plástico completamente transparente, muy utilizado en productos de decoración, en mamparas o en claraboyas.

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Acetato de polivinilo (PVAc): base de multitud de productos de droguería como pinturas y pegamentos....