Polímeros Sintéticos
IV MEDIO 2017
Rupturas homolíticas
* Se forman radicales libres
Los productos pueden ser átomos libres o grupos de átomos.
Por ejemplo:
Para la ruptura de un enlace se necesita aporte de
energía: calor, luz, presencia de un radical, etc.
radical metilo
átomo de cloro
CH3 Cl CH3 . + Cl .
A : B A + B . .
Los antioxidantes son moléculas que tienen exceso de electrones y donan uno
o más de sus electrones adicionales a los radicales libres. Al donar un electrón a
un radical libre, los antioxidantes neutralizan los radicales libres y detienen el
estrés oxidativo (daño) en nuestras células. Cada vez que neutraliza un
radical libre, el antioxidante pierde un electrón y deja de ser capaz de funcionar
como un antioxidante.
Rupturas heterolíticas
* Se forman iones
Puede ocurrir de dos formas:
Por ejemplo:
A : B A: + B - +
anión catión
1)
A : B A + B: - +
catión anión
2)
bromuro de terc-butilo catión terc-butilo ion bromuro
C BrCH3
CH3
CH3
CCH3
CH3
CH3
+ + Br-
REACTIVO: son las moléculas encargadas de producir la transformación.
Estos reactivos se pueden clasificar en:
REACTIVOS ELECTROFÍLICOS Ó ELECTRÓFILOS (del griego amante de los
electrones): son iones positivos (deficientes en electrones), moléculas con átomos
sin octeto completo , reaccionan con zonas con alta densidad electrónica es decir
donde hay enlaces dobles o triples, por lo tanto, aceptan electrones del sustrato.
Electrófilos cargados: iones positivos
H+
O N O+
protón ión nitronio
CH3
C
CH3
CH 3
+
catión ter-butilo
Electrófilos neutros: moléculas con átomo sin octeto completo
Al
Cl
Cl
Cl Fe
Br
Br
Br
tricloruro de aluminio tribromuro de hierro
REACTIVOS NUCLEOFÍLICOS Ó NUCLEÓFILOS (del griego que aman a los
núcleos) son aniones o moléculas que tienen pares de electrones no
compartidos (bases de Lewis) atacan a partes de la molécula (sustrato)
deficiente en electrones.
Nucleófilos cargados: iones negativos
Cl
_ _
ión cloruro ión hidróxido
H O
Nucleófilos neutros: moléculas con átomo que presentan pares de electrones no compartidos
3 R O H H O HNHamoniaco alcohol agua
Ejemplo:
C
H
C C C
H Cl
Cl+
+
_
electrófilo nucleófilo
Electrófilo es aceptor de e-
Nucleófilo es donante de e-
Nucleófilos Electrófilos
HO- H+
RO- X+
N≡C- NO2+
X- BF3
ROH AlCl3
R3N
H2O
C
H
C C C
H Cl
Cl+
+
_
electrófilo nucleófilo
1).- Identifique las siguientes especies como: iones carbocationes; iones carbaniones o
radicales libres.
2).- Clasifique las siguientes especies como nucleofílicas o electrofílicas
Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen como monómeros.
1 MONOMERO n
n 2 DIMERO 3 TRIMERO 4 -20 OLIGOMEROS > 20 POLIMERO
¿Que es un polímero?
Introducción
Polímeros
Polímeros
ALGUNOS COMPONENTES DE AUTOMOVILES
Parachoques, ABS
Neumáticos: Rodaje: P(SBS), Lateral: P(isopreno), Interior: P(isobutileno), Refuerzo: Cuer- da Kevlar, Nylon-6
Limpiaparabrisas: Poliisopreno
Filtro de Aire: Papel (celulosa)
Manguera: Polibutadieno Bidon: Polietileno Alfombra: Nylon
Polímeros
REPRESENTACION DE UN POLIMERO
¿ Que valor de PM tendrá un polímero?
Polímeros
¿Que tan exacta es la representación anterior de la estructura real de un polímero?
COPOLIMEROS :
(-M-C-C-M-C-C)n
DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LOS POLIMEROS
Lineal: Presentan sólo dos centros de ataque por el cuál se origina la polimerización , la cuál ocurre en una dimensión y en ambos sentidos
Ramificados: Presentan tres o más centros de ataque por el cuál se origina la polimerización , puede ocurrir en tres dimensiones y es multidireccional, originan los polímeros de mayor peso molecular.
Lineal
Ramificado
Entrecruzado
ESTRUCTURA DE LA
CADENA
TIPOS DE POLÍMEROS
Termoplástico
Termoestables
Polímeros
Hay muchos tipos entre los que cabe destacar las estructuras: En árbol o en estrella
Dendrímeros: Polímeros con un alto grado de ramificación
ESTRUCTURA DE LA
CADENA
TIPOS DE POLÍMEROS
POLIMEROS RAMIFICADOS
Polímeros
DENDRÍMEROS Polímeros
¿ Que usos
tienen?
ESTRUCTURA DE LA CADENA
TIPOS DE POLÍMEROS
Estructura y propiedades de los Polímeros
Morfología de los polímeros
Cristalinos, Amorfos y Parcialmente Cristalinos
Sólido no cristalino: transparente ,VIDRIO, PMMA, Policarbonato Sólido cristalino: opaco , Nylon , Kevlar , Plumavit
La estructura amorfa tipo vidrio presenta las cadenas enredadas.
El material cristalino muestra un alto grado de orden formado por
plegamiento y apilamiento de las cadenas del polímero.
Estructura y propiedades de los Polímeros
Distintas formas físicas Distintas propiedades
Morfología de polímeros:
¿Qué utilidad
presenta?
TRANSICIONES TERMICAS EN POLÍMEROS
Se distinguen dos tipos de temperatura de transición: Tg y Tm Temperatura de Transición vítrea, Tg, Temperatura a la cual el polímero deja de ser rígido y comienza a ser ahulado o blando. Adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura. Temperatura de Transición Cristalina, Tm, corresponde a fusión de la componente cristalino del polímero , el Plástico se Funde.
Estructura y propiedades de los Polímeros
A distintas temperaturas Distintas formas físicas
Tg de polímeros comunes
Polímero Tg en °C Tm en °C
Nylon 6 50 225
Nylon 6,6 50 260
Polibutadieno -121 -
Poliestireno (Plumavit) 152 225
Policloruro de vinilo 80 205
Poliestireno 100 235
Polietileno PEAD -35 135
Polietileno PEBD -35 105
Politereftalato de etileno (PET) 80 265
Polimetilmetacrilato 60 165
Polipropileno -15 160
Estructura y propiedades de los Polímeros
¿Qué polímero seria útil para fabricar vasos que contengan agua caliente?
PS(Poliestireno) o plumavit de distinta tacticidad
CRITERIOS DE CLASIFICACION Los polímeros son un grupo muy amplio de macromoléculas que se pueden clasificar conforme al proceso por el cual se forman y por la unidad monomérica que la constituye, conforme al siguiente esquema:
Polímeros
Polimerización por adición
Se obtienen por una reacción en cadena , según el reactivo iniciador , estas pueden clasificarse en polimerización: catiónica , aniónica y radicalaria . Todos tienen las siguientes etapas en común.
INICIACION : En la que participa una molécula como reactivo conocido como iniciador
PROPAGACION: Donde la cadena comienza a alargarse por adiciones sucesivas de
monómeros
TERMINACION: La cadena deja de crecer por agotamiento del monómero
Adición catiónica.
El reactivo que ataca al sustrato es un electrófilo, en este caso la zona densa en electrones (el doble enlace) reacciona con el electrófilo , quedando el sustrato o monómero con déficit de electrones (Carbocatión).
Para realizar la propagación un nuevo sustrato o monómero reaccionará con el carbocatión formado , en esta esta el polímero puede crecer n veces ( como mímino con un peso molecular de 10000 g/mol)
Para finalizar la propagación se debe hacer reaccionar el polímero obtenido con una especie que la neutralice , en este caso un nucléofilo.
Ejemplo 1 : adición catiónica del propileno para obtener polipropileno
Presenta una alta resistencia térmica , electrica , a la abrasión y a la humedad , es
transparente , duro y es utilizado para la elaboración de contenedores (vasos , jarros ),
sillas, fibras , tapas de botellas , trajes aislantes del calor
Ejemplo 2 . Polimerización catiónica del etileno para obtener polietileno (PE)
Existe de alta y baja densidad . El PEAD es un polímero lineal sin ramificaciones , presenta una gran
dureza y resistencia mecánica , es blanquecino o semiopaco y se utliza principalmente en la
elaboración de contenedores y mamaderas.
El PEBD es un polímero altamente ramificado , flexible , blando y blanquecino ,
utilizado principalmente para la elaboración de bolsas , aislantes para cables electricos , guantes
de aseo , etc.
Adición Aniónica
En este caso el reactivo es un nucléofilo , que ataca al doble enlace del sustrato o monómero , produciéndose un carbanión , como producto de la deslocalización del doble enlace al carbono del extremo terminal.
La propagación del carbanión se produce por la reacción de este con un nuevo monómero , para terminar la propagación se hace reaccionar el polímero con una especie de características totalmente opuestas , en este caso un electrófilo.
Ejemplo 2 . Polimerización aniónica del estireno para formar poliestireno
Presenta una alta resistencia térmica y estabilidad , es rígido pero quebradizo , es uno de los
polímeros mas abundantes debido a que su sintesis presenta un bajo costo , es utilizado
principalmente en la elaboración envases desechables para contener bebidas calientes , bandejas ,
etc.
Polimerización vía radical libre.
En la etapa de iniciación el radical libre atrae a un electrón del enlace más débil (enlace pi) , mientras que el otro electrón se transfiere o deslocaliza al carbono secundario , originado un radical libre más complejo de naturaleza carbonada.
En la propagación el radical libre complejo formado en la etapa anterior atrae a un electrón de un nuevo monómero agregado con el fin de propagar o alargar el polímero.
La terminación se puede realizar agregando un solvente que neutralize la acción del radical o agregando un radical libre de la mismas características del polímero propagado.
Realice la polimerización vía radical libre del estireno para obtener poliestireno (PS)
Realice la polimerización vía radical libre del cloruro de vinilo para formar PVC
Otra forma de obtener PET
Se hace reaccionar un ester bifuncional con un alcohol bifuncional, obteniendo como subproducto un alcohol
SILICONAS
Las siliconas pueden clasificarse en relación a la longitud de sus moléculas, esto
influye en su uso:
Aceites
Entre 100 unidades básicas.
Resinas
Entre 100 y 500 unidades básicas.
Gomas
Entre 500 y 2000 unidades básicas.
Caucho Natural y Vulcanizado
Codificación de los polímeros.
Industria Del Plástico
Como resultado investigaciones sobre polímeros , se sintetizaron numerosos plásticos de uso diario, como poliamidas, poliésteres, etc. Cada
tipo de polímero se fabrica por un método específico, de acuerdo con la
característica del polímero obtenido.
Métodos utilizados para fabricar los plásticos
La materia prima necesaria para la fabricación de los diversos productos
poliméricos de uso diario proviene del petróleo, el carbón y el gas natural, y
se utiliza en forma de gránulos y como resinas. Algunos métodos industriales
para la fabricación de objetos plásticos se indican a continuación:
Moldeo o Inyección:
El material plástico se ablanda a una alta presión y temperatura.
luego, se traslada a moldes fríos en donde el plástico solidifica
con una forma determinada. Botellas, bidones y tambores.
Extrusión
El polímero fundido se hace pasar por un sistema que posee un
orificio de salida con una forma determinada. Tuberías, mangueras, cuerdas
plásticas, filmes, etc
Calandrado
El plástico es reblandecido y se hace pasar a través de unos rodillos que lo
transforman en un film delgado (láminas transparentes , portafolios ,etc)
Espumación
Se agrega al polímero una sustancia que produce un gas en el calentamiento. Al
enfriarse aparece una gran cantidad de porosidades que le dan al producto una baja densidad. (productos aislantes , láminas , cajas para helado)