2q 10 macromoleculas

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MACROMOLÉCULAS

Unidad 10

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Contenidos (1).1.– Tipos de polímeros según su procedencia,

composición, estructura y comportamiento frente al calor.

2.– Copolimeización

3.– 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.

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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:Según su composición:– Homopolímeros

Un sólo monómero

– CopolímerosDos o más monómeros

• Según su estructura:Según su estructura:– Lineales

– RamificadosSi algún monómero se puede unir por tres o más sitios.

• Por su comportamiento Por su comportamiento ante el calor:ante el calor:– Termoplásticos

Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar.

– TermoestablesSe endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces.

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Polímeros según su naturaleza

POLÍMEROS

NATURALES

(Celulosa, almidón)SINTÉTICOS

PLÁSTICOSFIBRAS

(Naylon, tergal)

ELASTÓMEROS

(Neopreno)

TERMOPLÁSTICOS

(Polietileno)

TERMOESTABLES

(Baquelita)

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8Propiedades 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 polimerización.

• Adición.Adición.– La masa molecular del polímero es un múltiplo

exacto de la masa molecular del monómero.

• Condensación.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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13Estructura y usos de algunos

polímeros de adición (1)

MONÓMEROMONÓMERO POLÍMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALESUSOS 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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14Estructura y usos de algunos

polímeros de adición (2)MONÓMEROMONÓMERO POLÍMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALESUSOS 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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15Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tieneuna 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 UMAn = 10000/54 = 185

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Polimerización cis–transMonómero:

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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18

Polímerización estereoespecífica.

AtácticaAtáctica

CH3

H

H

CH3

CH3

H

CH3

H

H

CH3

H

CH3

H

CH3

CH3

H

IsotácticaIsotáctica

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH3

H

CH H CH H CH H CH H

SindiotácticaSindiotáctica

3

H CH3

3

H CH3

3

H CH3

3

H CH3

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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21Polímeros 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...

OH

HCHO

OH

CH2OH

OH

CH2OH

H+

+ +

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Polímeros de condensación: La baquelita

O HO H

C

H2

O H

C

H2

OH

CH2

CH2

C

H2

OH

CH2

CH2

OH

CH2

OH

CH

2

CH2

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24Copolímeros 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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25Copolímeros 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 6,6nailon 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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26 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?

Cuestión Selectividad (Junio 94)


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– ...

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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.



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28Ejercicio: 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.



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Solucióna) 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 α glucosa (almidón)

• Condensación de β glucosa (celulosa) © Ed Santillana. Química 2º Bach.

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Polipéptidos (proteínas)E

stru

ctur

a α


Est

ruct

ura

β

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33Estructura de un polinucleótido


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)


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