3. Polímeros
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| Imagen 19 Nerijp, Creative commons |
Los polímeros (del griego polys, muchos, y meros, parte) son moléculas grandes que se forman por combinación de un número muy elevado de moléculas pequeñas denominadas monómeros. Los polímeros pueden estar formados tanto por moléculas orgánicas como inorgánicas (siliconas, silicatos, etc).
En este tema vas a ver solamente los constituidos por moléculas orgánicas. Se clasifican, según su origen, en naturales y sintéticos. El polietileno, por ejemplo, es un polímero sintético, mientras que la celulosa y las proteínas son polímeros naturales. Las proteínas y, en general, las llamadas macromoléculas naturales, han sido en cierto modo el modelo que ha servido para abordar la obtención "artificial" de sustancias similares, con objeto de imitar y, en algunos casos mejorar, determinadas propiedades.
La mayoría de polímeros sintéticos son moléculas orgánicas de cadena larga que contienen miles de unidades monómeras, por lo que su masa molecular es elevada. El 80% de la química orgánica industrial se dedica a la producción de polímeros sintéticos.
Los materiales denominados generalmente en el lenguaje ordinario plásticos, que se utilizan para fabricar todo tipo de utensilios y fibras sintéticas, están constituidos por polímeros sintéticos. Las bolsas de plástico están hechas de polietileno o polipropileno, que son materiales no biodegradables. Generalmente hay un solo tipo de unidad monómera o, como mucho, un pequeño número de unidades monómeras diferentes. Sin embargo, entre los polímeros naturales, tales como los hidratos de carbono y las proteínas, son numerosos los que contienen muchas unidades monómeras diferentes.
La industria de los polímeros se distingue de las demás porque consume la mayor cantidad de productos químicos orgánicos de base para producir distintas clases de materiales: plásticos, fibras, elastómeros, adhesivos y recubrimientos de superficies.
Clasificación de los polímeros según sus aplicaciones
Los términos polímero y resina se emplean como sinónimos en la
industria química, pero los términos plástico, elastómero, fibra,
recubrimientos y adhesivos tienen significado específico, que
corresponde a los cinco fines principales de los polímeros sintéticos.
Los polímeros suelen ser, en general, amorfos, pero pueden llegar a ser
parcialmente cristalinos, lo que determina sus propiedades.
Los elastómeros tienen rigidez baja y se estiran con facilidad.
Los plásticos se definen como polímeros que han sido moldeados, en general haciéndolos fluir bajo presión, por diferentes procesos. La rigidez, al igual que otras propiedades de los plásticos, dependen de sus aplicaciones. En general, las propiedades de los plásticos son intermedias entre las de los elastómeros y las fibras.
Las fibras, para que puedan tejerse o enlazarse formando prendas estables, no deben ceder demasiado. Deben ser rígidas, de baja extensibilidad y resistentes.
Los recubrimientos y adhesivos suelen tener poca rigidez, de un nivel intermedio entre los elastómeros y los plásticos, con cierto grado de extensibilidad.
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| Imagen 20 Elaboración propia |
Objetivos
El PVC y los residuos tóxicos
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| Imagen 21 Elaboración propia |
El cloruro de polivinilo (PVC) es uno de los materiales plásticos de mayor número de aplicaciones de la sociedad moderna. Se utiliza en envases, contenedores, láminas para envolver alimentos, para fabricar tarjetas de crédito, discos, juguetes, carpetas, bolígrafos, en construcción, para marcos de ventanas, puertas, paredes, revestimientos, tuberías, suelos, papeles pintados, persianas, cortinas, en soldaduras, como aislante, en muebles de jardín, como imitación de piel, etc. La lista podría ser interminable, lo que puede dar cuenta de su importancia, pero, sin embargo, suscita más preocupación ecológica que ningún otro plástico, ya que los productos de PVC son el resultado de una industria altamente tóxica y su utilización y vertido genera riesgos para la salud y para el medio ambiente.
El PVC produce un enorme impacto ambiental durante todo su ciclo de vida. Su producción va unida a la de cloro (sustancia altamente reactiva, tóxica e imposible de integrar en el ecosistema), al transporte de materiales explosivos peligrosos y a la generación de residuos tóxicos; para ablandarlo se le añaden aditivos químicos, metales pesados para estabilizarlo (el Cd evita el deterioro producido por los rayos UV), endurecerlo o colorearlo, y fungicidas para evitar que los hongos lo destruyan.
El vertido de PVC contamina el subsuelo y las aguas subterráneas con sus aditivos: cuando se quema en vertederos se produce ácido clorhídrico y cloruros metálicos; en su incineración se forman dioxinas, otros organoclorados tóxicos y metales pesados.
En la actualidad, se considera que este plástico es reciclable, pero el proceso se enfrenta a toda una serie de problemas, como el hecho de que el PVC contenga metales pesados como aditivos y lo antieconómico que resulta, ya que es más caro el plástico reciclado que el virgen.
Pre-conocimiento
El caucho
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| Imagen 22 Elaboración propia |
En 1736 la Academia de Ciencias de París recibió de C.M. Condamine un informe sobre un peculiar árbol brasileño, cuya savia lechosa se endurecía y formaba una resina elástica llamada caucho. Este material había sido observado ya en el segundo viaje de Colón, aunque no había llamado la atención hasta el informe de Condamine.
Las propiedades más útiles del caucho eran su flexibilidad y resistencia al agua. En un principio, se utilizó para obtener prendas de vestir y calzado impermeables. A finales del siglo XVIII se descubrió que podía ser transportado en forma líquida, lo que abrió el camino para una industria europea del caucho que se inició en 1824 con el establecimiento de una fábrica de impermeables por el escocés C. Macintosh, que posteriormente ampliaría en Europa y América, produciendo numerosos artículos de caucho.
Si no se trata adecuadamente, el caucho tiende a resecarse en invierno y a volverse pegajoso con la humedad del verano, por lo que su industria tuvo grandes problemas a causa de la inestabilidad del producto hasta que, en 1839, el norteamericano Goodyear descubrió el remedio, tratando el caucho con azufre en un proceso térmico conocido como vulcanización.
Así, las cadenas hidrocarbonadas se mantienen unidas mediante cadenas entrecruzadas de átomos de azufre y al aplicar una tensión, las cadenas pueden enderezarse, pero la presencia de los átomos de azufre impide que se separen unas de otras. La capacidad del caucho para alargarse es, por tanto, limitada y cuando se suprime la tensión el caucho recobra su forma original.
Ejemplo o ejercicio resuelto
El caucho natural es un polímero no saturado que puede obtenerse sintéticamente a través de un proceso de polimerización del isopreno (2-metil-1,3-butadieno).
a) Escribe la formula desarrollada del isopreno.
b) Escribe la reacción de polimerización del caucho.