Trabajo de Investigación de Química Organica
POLIMEROS
¿Qué son los Polímeros?
Es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetramero, pentamero y sucesivos.
Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran polímero. Un polímero no tiene la necesidad de constar de moléculas individuales todas del mismo peso molecular, y no es necesario que tengan todas la misma composición química y la misma estructura molecular.

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que constituyen enormes cadenas de las formas mas diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas mas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
En resumen, los polímeros son sustancias que consisten en grandes moléculas formadas por muchas unidades muy pequeñas que se repiten, llamadas monómeros.
Tipos de Polímeros
Polímeros naturales: Son aquellos provenientes directamente del reino vegetal o animal, como la seda, lana, algodón, celulosa, almidón, proteínas, caucho natural (latex o hule), acidos nucleicos, como el ADN, entre otros.
Polímeros semisintéticos: Se obtienen por transformación depolímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado.
Polímeros sintéticos: Son los transformados o “creados” por el hombre. Estan aquí todos los plasticos, los mas conocidos en la vida cotidiana son el nylon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC) y el polietileno. La gran variedad de propiedades físicas y químicas de estos compuestos permite aplicarlos en construcción, embalaje, industria automotriz, aeronautica, electrónica, agricultura o medicina.


Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecanicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecanica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

Polímeros isómeros
Los polímeros isómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los atomos o grupos de atomos en las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar de las dos.) de los segmentos consecutivos (unidades monómeras).
Cabeza a cola   
—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—
Cabeza a cabeza   y   cola a cola
— CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—
 o en la orientación de sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la cadena axial hipotéticamente extendida.
La isomería cis-transpuede ocurrir, y probablemente ocurre, para cualquier polímero que tenga ligaduras dobles distintas a las que existen en los grupos vinilo pendientes (los unidos a la cadena principal).

Propiedades Físicas de los Polímeros:
* Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un caracter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal.
* En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van de Waals.
* En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H.
* La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros.
* A temperaturas mas bajas los polímeros se vuelven mas duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.
* La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf)
* Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante superior a Tf.

Clasificación de los Polímeros según sus Propiedades Físicas
Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros:
* Elastómeros
* Termoplasticos
* Termoestables.
Los elastómeros y termoplasticos estan constituidos por moléculas queforman largas cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados.
Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los solventes mas usuales.
Polimerización
Es un proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto generalmente de caracter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones, moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas macromoléculas o polímeros.
Tipos de Reacciones de Polimerización
Hay dos reacciones generales de polimerización: la de adición y la condensación.
En las polimerizaciones de adición, todos los atomos de monómero se convierten en partes del polímero.
En las reacciones de condensación algunos de los atomos del monómero no forman parte del polímero, sino que son liberados como H2O, CO2, ROH, etc.
Algunos polímeros (ejemplo: polietilén glicol) pueden ser obtenidos por uno u otro tipo de reacción.
Polimerización por Adición
Las polimerizaciones por adición ocurren por un mecanismo en el que interviene la formación inicial de algunas especies reactivas, como radicales libres o iones. La adición de éstas especies reactivas a una molécula del monómero convierte ala molécula en un radical o Ion libre. Entonces procede la reacción en forma continua. Un ejemplo típico de polimerización por adición de un radical libre es la polimerización de cloruro de vinilo, H:C = CHCl, en cloruro de polivinilo (PVC).

Polimerización por Condensación:
La polimerización por condensación es el proceso mediante el cual se combinan monómeros con pérdida simultanea de una pequeña molécula, como la del agua, la del monóxido de carbono, o cloruro de hidrógeno. Estos polímeros se llaman polímeros de condensación y sus productos de descomposición no son idénticos a los de las unidades respectivas del polímero.
Casi todos los polímeros de condensación son en realidad copolímeros; es decir, que estan formados por dos o mas clases de monómeros. Así, una diamina reacciona con un acido dicarboxílico para formar nylon.
Polimerización en suspensión, emulsión y masa.
Polimerización en suspensión. En este caso el peróxido es soluble en el monómero. La polimerización se realiza en agua, y como el monómero y polímero que se obtiene de él son insolubles en agua, se obtiene una suspensión. Para evitar que el polímero se aglomere en el reactor, se disuelve en el agua una pequeña cantidad de alcohol polivinílico, el cual cubre la superficie de las gotitas del polímero y evita que se peguen.
Polimerización en emulsión. La reacción se realiza también en agua, con peróxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un agente de suspensión como el alcohol polivinílico, se añade un emulsificante, que puede ser un detergente o un jabón.