29.2: Una Polimerización de Adición Simple. Las Partes de un Polímero

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La polimerización térmica de 1,3-ciclopentadieno mediante la adición de Diels-Alder no es una polimerización importante, pero sí proporciona un ejemplo concreto simple de cómo se relacionan un monómero y un polímero:

El primer paso en esta polimerización es la formación del dímero, que implica que 1,3-ciclopentadieno actúa como dieno y dienófilo. Esta etapa se produce fácilmente al calentar, pero lentamente a temperatura ambiente. En etapas posteriores, el 1,3-ciclopentadieno se suma a los dobles enlaces relativamente tensos de la parte biciclo [2.2.1] hepteno del polímero. Estas adiciones a la cadena de crecimiento requieren temperaturas más altas (\(180\)-\(200^\text{o}\)). Si el ciclopentadieno se calienta\(200^\text{o}\) hasta que sustancialmente no se produce ninguna reacción adicional, el producto es un sólido ceroso que tiene un grado de polimerización\(n\) que varía de dos a más de seis.

Las moléculas de policiclopentadieno tienen dos tipos diferentes de dobles enlaces para grupos finales y una complicada cadena principal de anillos fusionados saturados. La polimerización es reversible y, con un fuerte calentamiento, el polímero vuelve a ciclopentadieno.

Existen dos formas comúnmente utilizadas y numéricamente diferentes de expresar el peso molecular promedio de un polímero como el policiclopentadieno. Uno es el peso molecular promedio en número\(\overline{M_n}\), que es el peso total de una muestra de polímero,\(m\), dividido por el número total de moles de moléculas que contiene,\(\Sigma N_i\). Así

\[\overline{M_n} = \frac{m}{\Sigma N_i} = \frac{\Sigma \left( N_i M_i \right)}{\Sigma N_i}\]

en el que\(N_i\) se encuentra el número de moles de un solo tipo de especie molecular\(i\), y\(M_i\) es el peso molecular de esa especie.

Una forma alternativa de expresar el peso molecular es mediante el promedio ponderal\(\overline{M_w}\), que se puede computar sumando la contribución (medida por la fracción ponderal\(w_i\)) de cada especie molecular\(i\) y su peso molecular\(M_i\):

\[\overline{M_w} = \Sigma \left( w_i M_i \right)\]

La razón para usar dos pesos moleculares diferentes es que algunas propiedades, como los puntos de congelación, la presión de vapor y la presión osmótica de las soluciones diluidas, están directamente relacionadas con\(\overline{M_w}\), mientras que otras propiedades, como la dispersión de la luz, la sedimentación y las constantes de difusión, están directamente relacionadas con \(\overline{M_n}\).

Colaboradores y Atribuciones

John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."