POLÍMERS SINTÈTICS: PROPIETATS, TIPUS I EXEMPLES - QUIMICA - 2025

Els polímers sintètics són tots aquells elaborats per la mà humana en els laboratoris o escales industrials. Estructuralment, consisteixen de la unió d'unitats petites, anomenades monòmers, que s'enllacen per formar el que es coneix com a cadena o xarxa polimèrica.

A la inferior superior s'il·lustra l'estructura polimèrica de tipus "espagueti". Cada punt negre representa un monòmer, unit a un altre mitjançant un enllaç covalent. La successió de punts porta com a resultat el creixement de les cadenes polimèriques, la identitat dependrà de la naturalesa de l'monòmer.

A més, la gran majoria dels seus monòmers deriven de l'petroli. Això s'aconsegueix a través d'una sèrie de processos que consisteixen en la reducció de la mida dels hidrocarburs i altres espècies orgàniques fins a obtenir molècules petites i sintèticament versàtils.

propietats

Així com són diverses les estructures possibles dels polímers, de la mateixa manera ho són les seves propietats. Aquestes van de la mà de la linealitat, ramificació (absent en la imatge de les cadenes), els enllaços i dels pesos moleculars dels monòmers.

No obstant això, tot i que hi ha patrons estructurals que defineixen la propietat d'un polímer -i per tant, la seva tipus-, la majoria tenen en comú algunes propietats i característiques. Algunes d'aquestes són:

- Tenen costos de producció relativament baixos, però costos de reciclatge alts.

- A causa de gran volum que poden ocupar les seves estructures, són materials poc densos i, a més, mecànicament molt resistents.

- Són químicament inerts, o prou per resistir l'atac de substàncies àcides (HF) i bàsiques (NaOH).

- No tenen bandes de conducció; per tant, són mals conductors de l'electricitat.

tipus

Els polímers poden classificar-se en funció de les seves monòmers, el seu mecanisme de polimerització, i les seves propietats.

Un homopolímer és aquell que consisteix d'unitats monomèriques d'un sol tipus:

100A => AAAAAAA…

Mentre que un copolímer, és aquell que està integrat per dos o més unitats monomèriques diferents:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Les equacions químiques anteriors corresponen a polímers sintetitzats via addició. En aquests, la cadena o xarxa polimèrica va creixent a mesura que s'enllacen a aquesta més monòmers.

En canvi, per als polímers via condensació, la unió de monòmer ve acompanyada de l'alliberament d'una molècula petita que "condensa":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

En moltes polimeritzacions p = H ₂ O, com passa amb els polifenols sintetitzats amb formaldehid (HC ₂ = O).

Segons les seves propietats, els polímers sintètics poden classificar-se com:

termoplàstics

Són polímers lineals o poc ramificats, les interaccions intermoleculars poden vèncer per efecte de la temperatura. Això porta com a conseqüència la seva estovament i moldejament, i els fa més fàcils de reciclar.

termoestables

A diferència dels termoplàstics, els polímers termoestables presenten moltes ramificacions en les seves estructures polimèriques. Això els permet suportar altes temperatures sense deformar o fondre, producte de les seves fortes interaccions intermoleculars.

elastòmers

Són aquells polímers capaços de suportar una pressió externa sense trencar-se, deformant però tornant després a la seva forma original.

Això es deu al fet que les seves cadenes polimèriques estan connectades, però les interaccions intermoleculars entre aquestes són prou febles per cedir davant la pressió.

Quan això passa, el material distorsionat tendeix a ordenar les seves cadenes en un arranjament cristal·lí, "frenant" el moviment ocasionat per la pressió. Després, a l'desaparèixer aquesta, el polímer retorna al seu arranjament amorf original.

fibres

Són polímers de baixa elasticitat i extensibilitat gràcies a la simetria de les seves cadenes polimèriques i la gran afinitat entre aquestes. Aquesta afinitat els permet interaccionar fortament, formant un arranjament cristal·lí lineal resistent als treballs mecànics.

Aquest tipus de polímers troba ús en l'elaboració de teixits com el cotó, la seda, la llana, el niló, etc.

exemples

niló

El niló és un exemple perfecte de polímer tipus fibrós, el qual troba molts usos en la industrial tèxtil. La seva cadena polimèrica consisteix d'una poliamida amb la següent estructura:

Aquesta cadena correspon a l'estructura de l'niló 6,6. Si es compten els àtoms de carboni (grisos) començant i acabant per aquells enllaçats a l'esfera vermella, són sis.

Així mateix, són sis carbonis els que separen les esferes blaves. D'altra banda, les esferes blaves i vermelles corresponen a el grup amida (C = ONH).

Aquest grup és capaç d'interaccionar mitjançant ponts d'hidrogen amb altres cadenes, les quals també poden adoptar un acord cristal·lí gràcies a les seves regularitats i simetries.

En altres paraules, el niló presenta totes les propietats necessàries per a catalogar-se com fibra.

policarbonat

És un polímer plàstic (principalment termoplàstic) transparent amb el qual es fan finestres, lents, sostres, parets, etc. A la imatge superior es mostra un hivernacle fet amb policarbonats.

Com és la seva estructura polimèrica i d'on ve el nom policarbonat? En aquest cas no es refereix estrictament a l'anió CO ₃ ^2-, sinó a aquest grup participant en enllaços covalents dins d'una cadena molecular:

Així, R pot ser qualsevol tipus de molècula (saturat, insaturat, aromàtica, etc.), sorgint una àmplia família de polímers policarbonats.

poliestirè

És un dels polímers més comuns de la vida diària. Els gots de plàstics, joguines, elements de l'ordinador i el televisor, i el cap de maniquí de la imatge superior, (així com altres objectes) estan fets de poliestirè.

La seva estructura polimèrica consisteix de la unió de n estirè, formant una cadena amb un alt component aromàtic (els anells hexagonals):

El poliestirè pot utilitzar-se per sintetitzar altres copolímers, com el SBS (Poli (estirè-butadiè-estirè)), el qual s'usa en aquelles aplicacions que ameriten un cautxú resistent.

politetrafluoroetilè

També conegut com tefló, és un polímer present en molts estris de cuina amb acció anti adherent (els paelles negres). Això permet fregir aliments sense la necessitat d'afegir mantega o un altre greix.

La seva estructura consisteix en una cadena polimèrica "recoberta" per àtoms de F en ambdós costats. Aquests F interaccionen molt dèbilment amb altres partícules, com les greixoses, evitant que s'adhereixin a la superfície de l'paella.

referències

1. Charles E. Carraher Jr. (2018). Synthetic Polymers. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). List of synthetic Polymers. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: en.wikipedia.org
3. Carnegie Mellon University. (2016). Natural vs Synthetic Polymers. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: cmu.edu
4. Polymer Science Learning Center. (2018). Synthetic Polymers. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: pslc.ws
5. Yassine Mrabet. (29 de gener de 2010). Nylon 3D.. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: commons.wikimedia.org
6. Portal Educatiu. (2018). Propietats dels polímers. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: portaleducativo.net
7. Textos Científics. (23 de juny de 2013). Polímers sintètics. Recuperat el 07 de maig de 2018, de: textoscientificos.com