Polímeros
Los polímeros son macromoléculas formadas por la repetición de monómeros, presentes en plásticos, fibras y biomoléculas.
Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión repetida de moléculas pequeñas llamadas monómeros, enlazadas entre sí por enlaces covalentes en cadenas largas. Están por todas partes: en el plástico de una botella, en la celulosa de la madera, en las proteínas de los músculos y en el ADN de las células. Su nombre procede del griego polys («muchos») y meros («partes»).
¿Qué es un polímero?
Un polímero es una macromolécula con una masa molecular que puede llegar desde miles hasta millones de unidades de masa atómica, construida a partir de la repetición de una unidad estructural: el monómero. El proceso por el cual se unen los monómeros se denomina polimerización, y el número de unidades que se repiten es el grado de polimerización (n).
El concepto de macromolécula lo defendió el químico alemán Hermann Staudinger en la década de 1920, contra la opinión dominante de que se trataba de agregados de moléculas pequeñas; por ello recibió el Premio Nobel de Química en 1953.
Características de los polímeros
- Masa molecular muy elevada y cadenas largas, lineales, ramificadas o entrecruzadas.
- Poca densidad en comparación con los metales.
- Suelen ser malos conductores del calor y de la electricidad (existen polímeros conductores como la polianilina).
- Resistentes a la corrosión y a muchos agentes químicos.
- Se pueden moldear, estirar o hilar, a menudo con calor.
- Muchos no son biodegradables, lo que plantea un problema ambiental.
Tipos de polímeros
Según su origen
| Tipo | Descripción | Ejemplos |
|---|---|---|
| Naturales | Los producen los seres vivos | Celulosa, almidón, proteínas, ADN, caucho natural, seda |
| Semisintéticos | Naturales modificados químicamente | Acetato de celulosa, rayón viscosa |
| Sintéticos | Fabricados por la industria | Polietileno, PVC, PET, nailon, poliestireno, teflón |
Según su comportamiento con el calor
- Termoplásticos: se ablandan al calentar y se endurecen al enfriar, de forma repetible (polietileno, PVC, PET). Pueden reciclarse fundiéndolos.
- Termoestables: se endurecen al calentar mediante un entrecruzamiento irreversible y no se pueden volver a fundir (baquelita, resinas epoxi, melamina).
- Elastómeros: pueden estirarse mucho y recuperar su forma (caucho, neopreno, silicona).
Según su composición y mecanismo
- Homopolímeros (un solo tipo de monómero) y copolímeros (dos o más monómeros, como el ABS).
- Polímeros de adición: los monómeros, con dobles enlaces, se unen sin perder átomos (polietileno, polipropileno, PVC, poliestireno).
- Polímeros de condensación: los monómeros se unen liberando una molécula pequeña, normalmente agua (nailon, PET, poliuretanos, proteínas).
Ejemplos de polímeros sintéticos
| Polímero | Monómero | Usos |
|---|---|---|
| Polietileno (PE) | Etileno, C₂H₄ | Bolsas, botellas, film |
| Polipropileno (PP) | Propileno, C₃H₆ | Envases, piezas del automóvil |
| PVC | Cloruro de vinilo, C₂H₃Cl | Tuberías, perfiles de ventana |
| Poliestireno (PS) | Estireno, C₈H₈ | Embalajes, vasos, aislantes |
| PET | Ácido tereftálico y etilenglicol | Botellas, fibras textiles |
| Nailon (poliamida) | Diaminas y diácidos | Medias, cuerdas, engranajes |
| Teflón (PTFE) | Tetrafluoroetileno, C₂F₄ | Antiadherentes, juntas |
Más información en polietileno, nylon y plástico.
Polímeros naturales y biológicos
La naturaleza lleva fabricando polímeros miles de millones de años. La celulosa y el almidón son polímeros de la glucosa; las proteínas son polímeros de aminoácidos; el ADN y el ARN lo son de nucleótidos; y el caucho natural, de isopreno. Estos compuestos son la base de las biomoléculas.
Breve historia
En 1839, Charles Goodyear descubrió la vulcanización del caucho. En 1907, Leo Baekeland patentó la baquelita, el primer plástico totalmente sintético. Wallace Carothers, en DuPont, desarrolló el nailon en la década de 1930. Desde entonces, los polímeros, derivados en su mayoría del petróleo, han transformado el embalaje, la ropa, la construcción y la medicina.
Ejercicios resueltos
1. Un polietileno tiene una masa molecular media de 28 000 g/mol. ¿Cuál es su grado de polimerización? (C = 12; H = 1.)
Monómero C₂H₄: 2·12 + 4·1 = 28 g/mol. n = 28 000 / 28 = 1000 unidades.
2. Un PVC tiene masa molecular media de 125 000 g/mol. ¿Cuántas unidades de cloruro de vinilo contiene? (C = 12; H = 1; Cl = 35,5.)
Monómero C₂H₃Cl: 24 + 3 + 35,5 = 62,5 g/mol. n = 125 000 / 62,5 = 2000 unidades.
3. ¿Es el polietileno un polímero de adición o de condensación? Justifícalo.
De adición: el etileno se une a otros por apertura de su doble enlace C=C y no se desprende ninguna molécula pequeña; la fórmula del polímero es (C₂H₄)ₙ.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre monómero y polímero?
El monómero es la molécula pequeña que actúa como unidad; el polímero es la cadena larga que resulta de unir muchos monómeros.
¿Todos los plásticos son polímeros?
Sí, los plásticos son polímeros (casi siempre sintéticos) con aditivos. Pero no todos los polímeros son plásticos: la celulosa, las proteínas y el ADN también lo son.
¿Qué es la polimerización?
La reacción química por la que muchos monómeros se enlazan para formar un polímero, ya sea por adición o por condensación.
¿Los polímeros son biodegradables?
Los naturales sí; muchos sintéticos no, aunque existen polímeros biodegradables como el ácido poliláctico (PLA).
¿Cuál es la diferencia entre termoplástico y termoestable?
El termoplástico se reblandece al calentarlo y puede remodelarse; el termoestable se endurece de forma permanente y no vuelve a fundirse.
Referencias
- Odian, G. Principles of Polymerization. Wiley.
- Carraher, C. E. Introducción a la química de los polímeros. Reverté.
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E. Química. La ciencia central. Pearson.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Polímeros». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/polimeros/
