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MACROMOLÉCULAS

  • Unidad 10

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Contenidos (1).

1.– Tipos deTipos de polímeros según su procedencia, composición, estructura y comportamiento frente al calor.

2.– Copolimeización

3.– Tipos Tipos de polímerización:

3.1. Adición.

3.2. Condensación.

4.– Principales polímeros de adición: (Polietileno, PVC, poliestireno…)

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Contenidos (2).

5.– Estructura molecular de los polímeros .

4.1. Polímerización cis-trans. Caucho.

3.2. Estereopolimerización.

6.– Tipos de polímeros de condensación: (politelienglicol, siliconas, baquelita, poliésteres, poliamidas (Nailon).

7.– Biopolímeros (Carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos.

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Polímeros o macromoléculas

  • Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes.
  • Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas y por puentes covalentes.

Vídeo qt

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Tipos de macromoléculas

  • Naturales:
    • Caucho
    • Polisacáridos.
      • Almidón.
      • Celulosa.
    • Proteínas.
    • Ácidos nucleicos
  • Artificiales:
    • Plásticos
    • Fibras textiles sintéticas
    • Poliuretano
    • Baquelita

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Tipos de polímeros

  • Según su composición:
    • Homopolímeros�Un sólo monómero
    • Copolímeros�Dos o más monómeros
  • Según su estructura:
    • Lineales
    • Ramificados�Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.
  • Por su comportamiento ante el calor:
    • Termoplásticos�Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar.
    • Termoestables�Se endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces.

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Polímeros según su naturaleza

POLÍMEROS

NATURALES

(Celulosa, almidón)

SINTÉTICOS

PLÁSTICOS

FIBRAS

(Naylon, tergal)

ELASTÓMEROS

(Neopreno)

TERMOPLÁSTICOS

(Polietileno)

TERMOESTABLES

(Baquelita)

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Propiedades de los polímeros sintéticos.

  • Plásticos.
    • Termoplasticos: se moldean en caliente de forma repetida.
    • Termoestables: una vez moldeados en caliente, quedan rígidos y no pueden volver a ser moldeados.
  • Fibras.
    • Se pueden tejer en hilos (seda).
  • Elastómeros.
    • Tienen gran elasticidad por lo que pueden estirarse varias veces su longitud (caucho).

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Tipos de copolimerización.

Alternado

A

A

B

B

A

A

B

B

A

A

B

B

En bloque

A

A

B

B

A

A

B

B

B

A

A

A

Al azar

A

B

B

A

B

B

A

A

B

A

B

A

Ramificado

A

A

B

B

A

A

B

B

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

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Tipos de polimerización.

  • Adición.
    • La masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.
  • Condensación.
    • Se pierde en cada unión de dos monómeros una molécula pequeña, por ejemplo agua.
    • Por tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.

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Reacción de adición.

  • Iniciación:

CH2=CHCl + catalizador ·CH2–CHCl·�

  • Propagación o crecimiento:

2 ·CH2–CHCl· ·CH2–CHCl–CH2–CHCl·

​

  • Terminación:
    • Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.

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Polímeros de adición.

  • MONÓMEROS
    • Eteno
    • Propeno
    • cloroeteno
    • tetraflúoreteno
    • propenonitrilo
    • butadieno
    • fenileteno
    • metacrilato de metilo
    • 2-clorobutadieno

​

  • POLÍMEROS
    • Polietileno
    • Polipropileno
    • policloruro de vinilo
    • teflón
    • poliacrilonitrilo
    • polibutadieno
    • poliestireno
    • polimetilmetacrilato
    • neopreno

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Estructura y usos de algunos polímeros de adición (1)

MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES

CH2=CH2 –CH2–CH2–CH2–CH2– Bolsas, botellas, juguetes...�etileno polietileno

CH2=CH–CH3 –CH2–CH–CH2–CH– Películas, útiles de cocina,� | | � CH3 CH3 aislante eléctrico... propileno polipropileno

CH2=CHCl –CH2–CHCl–CH2–CHCl– Ventanas, sillas, aislantes.�cloruro de vinilo policloruro de vinilo

CH2=CH –CH2–CH–CH2–CH– Juguetes, embalajes� � estireno aislante térmico y acústico.� �� poliestireno

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Estructura y usos de algunos polímeros de adición (2)

MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES

CF2=CF2 –CF2–CF2–CF2–CF2– Antiadherente, aislante...�tetraflúoretileno PTFE (teflón)

CH2=CCl–CH=CH2 –CH2–CCl=CH–CH2– Aislante térmico,�2-clorobutadieno cloropreno o neopreno neumáticos...

CH2=CH–CN –CH2–CH–CH2–CH– Tapicerías, alfombras� | | � CN CN tejidos... acrilonitrilo poliacrilonitrilo

CH3 CH3 CH3 Muebles, lentes y equipos � | | |�CH2=C–COOCH3 –CH2–C—CH2—C— ópticos | | � COOCH3 COOCH3 ��metacrilato de metilo PMM (plexiglás) �

​

​

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Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tiene�una masa molecular media aproximada de 10000 UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra?��

  • CH2=CH–CH=CH2 ·CH2–CH=CH–CH2·� ·CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH=CH–CH2·�
  • Masa molecular monómero: 4·12 + 6·1 = 54 UMA�n = 10000/54 = 185

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Polimerización cis–trans

Monómero:�� CH3 metil 1,3 butadieno� |�CH2=C–CH=CH2 (isopreno)

Polímero:��CH3 H CH3 H CH3 H � \ / \ / \ / � C=C C=C C=C� / \ / \ / \ �–CH2 CH2–CH2 CH2–CH2 CH2– �� Cis–isopreno (caucho natural)

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Polimerización cis–trans

CH3 � |�CH2=C–CH=CH2 metil 1,3 butadieno (isopreno)

–CH2 H� \ / � C=C� / \ �CH3 CH2–CH2 H � \ / � C=C� / \ CH3 CH2–CH2 H� \ / � C=C � / \� Trans–isopreno CH3 CH2–

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Polímerización estereoespecífica.

Atáctica

C

H

3

H

H

C

H

3

C

H

3

H

C

H

3

H

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

C

H

3

H

Isotáctica

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

3

H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

C

H

H

Sindiotáctica

3

H

C

H

3

3

H

C

H

3

3

H

C

H

3

3

H

C

H

3

Uso de estereocatalizadores (TiCl4)

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Principales polímeros de condensación.

  • Homopolímeros:
    • Polietilenglicol
    • Siliconas.
  • Copolímeros:
    • Baquelitas.
    • Poliésteres.
    • Poliamidas.�

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Polímeros de condensación: Polietilenglicol.

  • Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose puentes de oxígeno.
  • CH2OH–CH2OH etanodiol (etilenglicol)�
  • CH2OH–CH2–O–CH2–CH2OH + H2O�
  • ...–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O... � (polietilenglicol)

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Polímeros de condensación: Siliconas

  • Proceden de monómeros del tipo R2Si(OH)2
  • Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter hidrofóbico.

© Ed. Santillana. �Química 2º Bachillerato.

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Polímeros de condensación: �La baquelita

  • Se produce por copolimerización por condensación del fenol y el metanal.
  • Se utiliza como cubierta en diferentes electrodomésticos, como televisores...

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Polímeros de condensación: �La baquelita

O

H

O

H

C

H

2

O

H

C

H

2

O

H

C

H

2

C

H

2

C

H

2

O

H

C

H

2

C

H

2

O

H

C

H

2

O

H

C

H

2

C

H

2

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Copolímeros de condensación: Poliésteres

  • Se producen por sucesivas reacciones de esterificación (alcohol y ácido)
  • Forman tejidos.
  • El más conocido es el “tergal” formado por ácido tereftálico (ácido p-benceno dicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol).

© Ed Santillana. Química 2º Bach.

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Copolímeros de condensación: Poliamidas

  • Se producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido y el amino con formación de amidas.
  • Forman fibras muy resistentes.
  • La poliamida más conocida es el nailon 6,6 formado por la copolimerización del ácido adípico (ácido hexanodioico) y la 1,6-hexanodiamina

© Ed Santillana. Química 2º Bach

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Ejemplo: La siguientes reacciones son las de obtención de los polímeros: poliéster, neopreno y polietileno. a)Identifique a cada uno de ellos. b) Justifique si son polímeros de adición o de condensación;. c) Nombre cada uno de los grupos funcionales que aparecen en sus moléculas. d)¿Dependen las propiedades de la longitud de la cadena? ¿Y del grado de entrecruzamiento?�

I. ...CH2= CH2 + CH2= CH2...  –CH2–CH2–CH2–CH2–

​

II. HOCH2 –CH2OH +HOOC– –COOH  H2O +��–CH2–CH2–OOC– –COO–CH2–CH2–OOC– –COO–�

III. CH2 =CCl–CH=CH2 + CH2=CCl–CH=CH2 + ... � ... –CH2–CCl=CH–CH2–CH2–CCl=CH–CH2– ...

Cuestión Selectividad (Junio 94)

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Solución

  • a) I = Polietileno, II = poliéster, III = neopreno
  • b) El polietileno y el neopreno son polímeros de adición pues la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la la delos correspondientes monómeros, mientras que el nailon es de condensación pues se elimina en cada unión una molécula de agua.
  • c) = (doble enlace)  alqueno; –OH  hidroxilo (alcohol); –COOH  ácido carboxílico; �–Cl  haluro (cloruro); –COOR (éster); fenilo  –
  • d) El grado de entrecruzamiento influye mucho más que la longitud de la cadena en las propiedades pues crea estructura tridimensional con multitud de nuevos enlaces que le dan consistencia al polímero.

Cuestión Selectividad (Junio 94)

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Ejercicio: Dadas las siguientes estructuras poliméricas: policloruro de vinilo; teflón (tetrafluoretileno); cloropreno (neopreno); silicona y poliéster.�(–CH2–CH–)n; (–CH2–C=CH–CH2–)n ; (R–O–C–R–C–O–)n ;     � Cl (I) Cl (II) O O (III) � R F F�    �(–Si–O–)n ; (–C–C–)n�    � R (IV) F F (V) �a) Asocie cada una de ellas con su nombre y escriba cuales son polímeros elastómeros y cuales termoplásticos. b) Enumerar, al menos un uso domestico o industrial de cada una de ellas.�c) Señale al menos dos polímeros cuyo mecanismo de polimerización sea por adición.

Cuestión Selectividad (Junio 97)

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Solución

a) I = policloruro de vinilo (termoplástico)

II = cloropreno (elastómero)

III = poliéster�

IV = silicona�

V = teflón.

​

b) Tuberías�

neumáticos�

tejidos�

sellador antihumedad�

recubrimientos antiadherentes

​

c)

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Polímeros naturales

  • Caucho.
  • Polisacáridos. (Se forman por la condensación de la glucosa en sus dos estados ciclados α y β).
    • Almidón: por condensación dela “α-glucosa”
    • Celulosa: por condensación dela “β-glucosa”
  • Proteínas. Se producen por la condensación de los aminoácidos formando dos estructuras:
    • “α-hélice”: Estructura espiral
    • “estructura β”: Estructura plana
  • Ácidos nucleicos. Se producen por la condensación de nucleótidos.

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Polisacáridos.

​

​

  • Condensación de�  glucosa (almidón)
  • Condensación de�  glucosa (celulosa)

© Ed Santillana. Química 2º Bach.

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Polipéptidos (proteínas)

Estructura 

© Ed Santillana. Química 2º Bach.

Estructura β

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Estructura de un polinucleótido

© Ed Santillana. Química 2º Bach.

Cada nucleótido se forma por la condensación de ácido fosfórico, un monosacárido (ribosa o desoxirribosa) y una base nitrogenada (citosina, guanina, adenina, timina o uracilo).

​

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Estructura del ADN.

  • Citosina (C) Guanina (G)

​

​

​

​

  • Adenina (A) Timina (T)

© Ed Santillana. Química 2º Bach.

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