21.5: Polímeros
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- Estirar estructuras para monómeros que pueden someterse a polimerización por adición y para secciones de cuatro unidades monoméricas de un polímero de adición.
Las reacciones comerciales más importantes de los alquenos son las polimerizaciones, reacciones en las que moléculas pequeñas, denominadas en general monómeros (del griego monos, que significa “uno” y meros, que significa “partes”), se ensamblan en moléculas gigantes denominadas polímeros ( del griego poli, que significa “muchos”, y meros, que significa “partes”). Un polímero es tan diferente de su monómero como una larga hebra de espagueti es de una pequeña mota de harina. Por ejemplo, el polietileno, el material céreo familiar utilizado para hacer bolsas de plástico, está hecho del monómero etileno, un gas.
Existen dos tipos generales de reacciones de polimerización: polimerización por adición y polimerización por condensación. Además de la polimerización, los monómeros se añaden entre sí de tal manera que el polímero contiene todos los átomos de los monómeros de partida. Las moléculas de etileno se unen en cadenas largas. La polimerización se puede representar por la reacción de unas pocas unidades monoméricas:
Las líneas de unión que se extienden en los extremos en la fórmula del producto indican que la estructura se extiende por muchas unidades en cada dirección. Observe que todos los átomos, dos átomos de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, de cada molécula monomérica se incorporan a la estructura del polímero. Debido a que las pantallas como la anterior son engorrosas, la polimerización a menudo se abrevia de la siguiente manera:
n CH 2 =CH 2 → [CH 2 CH 2] n
Muchos materiales naturales, como proteínas, celulosa y almidón, y minerales complejos de silicato, son polímeros. Fibras artificiales, películas, plásticos, resinas semisólidas y cauchos también son polímeros. Más de la mitad de los compuestos producidos por la industria química son polímeros sintéticos.
Algunos polímeros de adición comunes se enumeran en la Tabla\(\PageIndex{1}\). Tenga en cuenta que todos los monómeros tienen dobles enlaces carbono-carbono. Muchos polímeros son mundanos (por ejemplo, bolsas de plástico, envoltorios para alimentos, juguetes y vajillas), pero también hay polímeros que conducen electricidad, tienen propiedades adhesivas increíbles o son más fuertes que el acero pero mucho más ligeros en peso.
| Monómero | Polímero | Nombre del polímero | Algunos usos |
|---|---|---|---|
| CH 2 =CH 2 | ~CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 ~ | polietileno | bolsas de plástico, botellas, juguetes, aislamiento eléctrico |
| CH 2 =CHCH 3 |  |
polipropileno | alfombras, botellas, equipaje, ropa de ejercicio |
| CH 2 =CHCl |  |
cloruro de polivinilo | bolsas para soluciones intravenosas, tuberías, tubos, revestimientos para pisos |
| CF 2 =CF 2 | ~CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 ~ | politetrafluoroetileno | recubrimientos antiadherentes, aislamiento eléctrico |
Un uso interesante de los polímeros es el reemplazo de partes enfermas, desgastadas o faltantes en el cuerpo. Por ejemplo, alrededor de 250,000 articulaciones de cadera y 500,000 rodillas son reemplazadas en hospitales de Estados Unidos cada año. Las articulaciones artificiales de cadera de bola y hueso están hechas de un acero especial (la bola) y plástico (el zócalo). Las personas lisiadas por artritis o lesiones obtienen libertad de movimiento y alivio del dolor. Los pacientes con problemas cardíacos y circulatorios pueden ser ayudados reemplazando las válvulas cardíacas desgastadas por partes a base de polímeros sintéticos. Estos son solo algunos de los muchos usos biomédicos de los polímeros.
Llave para llevar
- Las moléculas que tienen dobles enlaces carbono-carbono pueden someterse a polimerización por adición.