Polímeros: Celulosa y Almidón
Celulosa: Es un homopolisacárido formado por monómeros iguales. Su monómero es la β-D-glucosa, que se une por enlaces β-1,4. Es insoluble.
Almidón: Es un polisacárido formado por dos polímeros: la amilosa (25%), un polímero lineal formado por 250 a 300 moléculas de α-D-glucosa unidas solo por enlaces α-1,4, y la amilopectina (75%), un polímero ramificado formado por alrededor de 1000 moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces α-1,4 y α-1,6.
Composición Química del Caucho y la Seda
Caucho: Es un polímero de isopreno que presenta una disposición cis de los dobles enlaces (poli-cis-isopreno).
Seda: Está constituida por la proteína fibrosa llamada fibroína y por una proteína amorfa denominada sericina. La fibroína de la seda está formada por cadenas que se extienden paralelamente al eje de la fibra. Las grandes extensiones de la cadena están constituidas por una secuencia de 6 aminoácidos que se repiten: (Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala)n.
Proteínas y Aminoácidos
Proteínas: Son biomoléculas, polímeros que forman parte fundamental de todos los tejidos de los seres vivos, formados por C, H, O, N. Su unidad básica son los aminoácidos, que son las unidades estructurales que las conforman. Estos son moléculas orgánicas que poseen un grupo ácido y un grupo amino.
Aminoácidos: Clasificación Ácido-Base
Los aminoácidos son las unidades estructurales que conforman las proteínas. Estas son las moléculas que conforman un grupo ácido y un grupo amino. En las proteínas, todos los aminoácidos presentan ambos grupos unidos al carbono llamado carbono alfa, por lo que se denomina α-aa. Debido a las características de este grupo, los aminoácidos experimentan una reacción ácido-base que los transforma en un ion dipolar o zwitterion. Se pueden clasificar en:
- Carácter neutro
- Carácter ácido
- Carácter básico
Ion Zwitterion: Formación
El ion zwitterion se genera por medio de una reacción ácido-base donde el hidrógeno del grupo carboxilo se une al grupo amino, dejando al primero cargado negativamente y al último positivamente con un H+.
Enlace Peptídico
El enlace peptídico es el que permite la unión entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo de otro, a través de un enlace covalente. En su formación se libera una molécula de agua. La unión que se forma recibe el nombre de enlace peptídico.
Desnaturalización de Proteínas
La desnaturalización de las proteínas es un cambio en la disposición espacial de la cadena polipeptídica dentro de la molécula, desordenando su estructura. Puede ser ocasionada por efectos físicos o químicos y puede ser reversible o irreversible, provocando cambios en sus propiedades y funciones.
Características de las Proteínas
- Primaria: Secuencia lineal de aminoácidos de la cadena polipeptídica que le confiere su identidad individual.
- Secundaria: Ordenamiento espacial estable de los aminoácidos cercanos en la cadena polipeptídica, que resulta de la interacción de H entre los grupos carboxilo y amino. Se conocen dos tipos de estructuras secundarias: la hélice alfa y la lámina plegada β.
- Terciaria: Proteína enrollada sobre sí misma, por interacción de aminoácidos que forman una composición tridimensional globular. Las uniones entre los radicales pueden darse por puentes de disulfuro, H, eléctricos o interacciones hidrofóbicas. Esta estructura facilita la solubilidad en agua y sus funciones.
- Cuaternaria: Cuando la proteína tiene más de una cadena, también existe interacción entre ellas, unión por interacciones débiles entre cadenas polipeptídicas.
Proteínas Fibrosas y Globulares
Proteínas Fibrosas: Las cadenas polipeptídicas que la forman se encuentran ordenadas en paralelo a lo largo de un eje lineal, formando fibras o láminas. Se caracterizan por ser muy resistentes e insolubles en agua. Se encuentran en la α-queratina.
Proteínas Globulares: Los polipéptidos que lo forman se ordenan en una estructura esférica compactada. Entre ellos se encuentran enzimas y hormonas.
Ácidos Nucleicos: ADN y ARN
Los ácidos nucleicos son dos: el ADN y el ARN, que están compuestos por bases nitrogenadas, una pentosa y un grupo fosfato. Ambos ácidos presentan estructuras poliméricas que se diferencian en la pentosa y en las bases nitrogenadas que presentan. Los ácidos nucleicos son macromoléculas de alta masa molar esenciales en la síntesis de proteínas. El monómero que forma estas enormes estructuras moleculares se conoce como nucleótido, que está formado por pentosa, fosfato y base nitrogenada.
Homopolímeros y Copolímeros
Homopolímeros: Están formados solo por la repetición de unidades del mismo monómero, como el polietileno (según el tipo de monómero).
Copolímeros: Sus cadenas están formadas por dos o más tipos de monómeros, como etileno-butadieno en la fabricación de neumáticos, acrilonitrilo-butadieno-estireno en cuerpos de televisores y refrigeradores.
- Polímero al azar: Depende de la secuencia del polímero.
- Polímeros alternados: Según la secuencia del polímero, se puede ubicar de manera que se alterne una unidad de cada polímero o alternarse en cada secuencia de unidades de cada polímero.
Termoplásticos, Termoestables y Elastómeros
- Termoestables: (Según sus propiedades físicas) Mantienen su forma una vez que han sido moldeados a una cierta temperatura.
- Termoplásticos: Cambian su forma con los cambios de temperatura, por ejemplo, polietileno, poliestireno.
- Elastómeros: Recuperan su forma después de su deformación, por ejemplo, el caucho vulcanizado.
- Fibras: Tienen forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y simultáneamente se aplica un estiramiento.
Caucho Vulcanizado y Celuloide
Caucho Vulcanizado: Polímero natural. Un excesivo estiramiento lo hace perder su elasticidad. Al aplicarle azufre puede recuperar su forma (vulcanización).
Celuloide: Celulosa nitrada con alcanfor, descubierta por John Wesley Hyatt. Transparente, duro y flexible. Producto altamente inflamable.
Baquelita y Polimerización
Baquelita: Descubierta por Leo Baekeland. Sintetizó el primer polímero sintético al hacer reaccionar el fenol con formaldehído. Al calentar ambos compuestos orgánicos se produce la baquelita, material insoluble y de consistencia dura (plásticos termoestables).
Reacción de Adición: Resulta de la adición consecutiva de monómeros a una cadena sin pérdida de átomos o grupos en el proceso. El compuesto que experimenta la polimerización es un compuesto orgánico que presenta enlaces múltiples (dobles o triples). El mecanismo de la polimerización por adición puede iniciarse por la acción de un anión, de un catión o de radicales libres.
Polimerización Aniónica
Ocurre por el ataque de un anión (B-) sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes atractores de electrones como (NO2), (CN), grupos carbonilos, etc.
Polimerización Catiónica
Ocurre por el ataque de un ácido de Lewis (un catión) o por un ácido mineral sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes dadores de electrones, por ejemplo, el 2-metilpropeno (isobutileno) reacciona con H+ según el siguiente mecanismo.
Polimerización por Radicales Libres
Es el método de mayor uso comercial. En este tipo de polimerización se distinguen tres etapas:
- Iniciación
- Propagación
- Terminación
Polietileno, Poliestireno y Polipropileno
Polietileno: Polímero sintético más sencillo conocido. Se produce por la polimerización del etileno obtenido en el cracking del petróleo. Se usa para envases de aceite, bebidas gaseosas, alimentos, lácteos, etc.
Poliestireno: Polímero de adición que se diferencia del polietileno por poseer en su estructura un anillo bencénico en lugar de un átomo de H. Se usa en envases, planchas, vasos desechables para bebidas calientes, etc.
Polipropileno: Polímero de adición muy parecido estructuralmente al polietileno, ya que posee un grupo metilo en lugar de un hidrógeno. Sus usos son fibras para sacos, tapas de botellas, bolsas, vasos desechables, firmes, etc.
PVC y Teflón
Poli(cloruro de vinilo) (PVC): Similar al polietileno, se diferencia en que su monómero en lugar de un átomo de H tiene un átomo de cloro (un átomo de cloro cada dos átomos de carbono). También se obtiene a través del mecanismo de polimerización por radicales libres. Se usa en construcciones de tuberías, ductos y canaletas, en envases y cápsulas de champú, como revestimiento de cables, etc.
Teflón: Polímero de adición de uso habitual en artículos de cocina. Corresponde al politetrafluoroetileno y se obtiene por polimerización del tetrafluoroetileno (CF2=CF2). El producto es un plástico ceroso resistente a la corrosión y con propiedades antiadherentes.
Poliésteres, Policarbonatos, Resinas Epoxi, Poliuretanos y Siliconas
Poliésteres: Polímeros en los que en cada unidad polimérica se encuentra la función éster. Se pueden formar por la condensación directa entre diácidos y dialcoholes o por transesterificación entre diésteres y dialcoholes.
Policarbonatos: Es un poliéster formado por la condensación de carbonato de difenilo y un derivado fenólico. Es un polímero translúcido que, por su gran resistencia al impacto, se aplica en techos, terrazas, lavaderos, lentes y cascos de seguridad, etc.
Resinas Epoxi: Se utilizan para el recubrimiento de superficies, ya que son polímeros inertes y de gran dureza. Se preparan en forma similar a los policarbonatos por reacción de di- o polihidroxifenoles y la epiclorhidrina u otros epóxidos.
Poliuretanos: Son polímeros formados por grupos carbonilos unidos al oxígeno de un grupo alcóxido y/o a un grupo amino (uretanos). Se pueden considerar como intermediarios entre un carbonato y una urea.
Siliconas: Son polímeros de condensación de bajo peso molecular y fundamentalmente inorgánicos, porque en la cadena principal poseen átomos de silicio en vez de átomos de carbono. Dos moléculas de dihidroxicilano reaccionan entre sí para producir una molécula con enlaces Si-O-Si. Esta molécula puede reaccionar de nuevo hasta producir una macromolécula llamada silicona.