La Sostenibilidad Corporativa. Administración Ambiental
Examen parcial-3-fernando
1. EL MUNDO DE LOS POLÍMEROS
Por: Espinoza Sánchez Fernando
Materia: Quimica IV
Trabajo: Examen parcial numero 3
2. 1.- ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS Y POR QUÉ SON
TAN IMPORTANTES?
1.1 Definición de polímero
Un polímero es la unión de ciento y
miles de moléculas diminutas llamadas
monómeros que forman enormes
cadenas, llegando incluso a obtener
formas de redes tridimensionales
1.2 Importancia de los polímeros por
sus aplicaciones y usos:
La importancia de los polímeros
reside especialmente en la variedad de
utilidades que el ser humano le puede
dar a estos compuestos.
Debido a que los polímeros están
presentes en muchos de los alimentos o
materias primas que consumimos, pero
también en los textiles, en la
electricidad, en materiales utilizados
para la construcción como el caucho, en
el plástico y otros materiales cotidianos
como el poliestireno, el polietileno, en
productos químicos como el cloro, en la
silicona.
3. 1.3.- CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS EN
NATURALES Y SINTÉTICOS
Naturales: forman parte de los seres
vivos, plantas y animales. Dentro de este
grupo se conocen el caucho, la seda, las
proteínas, el ADN.
Caucho: El caucho natural se obtiene de
un líquido lechoso de color blanco llamado
látex, que se encuentra en numerosas plantas.
El caucho sintético se prepara a partir
de hidrocarburos insaturados.
Seda: La seda es una fibra natural formada por
proteínas. También se conoce como seda a la
amplia variación de tejidos fabricados con esta
fibra.
Aunque es producida por varios grupos de
animales artrópodos, como las arañas y varios
tipos de insectos, en la actualidad sólo la seda
producida por las larvas de la mariposa
Bombyx mori, se emplea en la fabricación
industrial textil
Sintéticos: son los sintetizados en un
laboratorio o en una industria química a partir de
la reacción de polimerización de unidades
monoméricas específicas. Por ejemplo, el
polietileno obtenido por la polimerización del
etileno.
Polímeros de transformación o
semisintéticos: son aquellos formados a partir
de polímeros naturales, como el caucho vulcanizado
y el rayón.
Caucho vulcanizado: son aquellos
cauchos que se someten a un
entrelazamiento de cadenas de polímeros
con moléculas de azufre a alta presión.
Donde el principal agente vulcanizante es el
azufre
4. 2.- ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS POLÍMEROS
2.1.- Concepto de
monómero y polímero:
Monómero: Los
monómeros son compuestos
de bajo peso molecular que
pueden unirse a otras
moléculas pequeñas (ya sea
iguales o diferentes) para
formar macromoléculas de
cadenas largas comúnmente
conocidas como polímeros.
Polímero: En los polímeros la
unión ente los monómeros se
realiza siempre a través de enlaces
covalentes
Los polímeros son mezclas de
macromoléculas de distintos pesos
moleculares.
Por lo tanto no son especies
químicas puras y tampoco tienen un
punto de fusión definido.
Cada una de las especies que
forman a un polímero sí tiene un peso
molecular determinado (Mi) y por lo
tanto, para caracterizar una muestra
de polímero se busca caracterizar la
distribución de pesos moleculares de
las moléculas de las especies que lo
conforman
5. ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS POLÍMEROS
En esta estructura se estudia el efecto
de la naturaleza de los átomos que
constituyen a la cadena principal,
también las uniones entre el peso
molecular y su distribución dentro de la
cadena , y de igual forma a las
ramificaciones presentes en la cadena
principal
Otra parte que se estudia de su
estructura es a los diferentes
configuraciones de los sustituyentes
que pueden formar parte de la cadena y
esto define gran parte de la estructura
de los polímeros
6. GRUPOS FUNCIONALES PRESENTES EN LA
ESTRUCTURA DE LOS MONÓMEROS:
1.- Grupos carboxilos:
(ácidos acrílico y metacrílico)
2.- Grupos epoxi
(glicidil metacrilato)
3.- Derivados de acrilamina
4.- Cloruros
5.- Grupos isocianato
6.- Grupos amino
7.- Grupos sulfato
8.- Grupos hidroxilo
7. 3.- ¿CÓMO SE OBTIENEN LOS POLÍMEROS
SINTÉTICOS?
Los Polímeros sintéticos son creados por
el hombre a partir de elementos propios de
la naturaleza. Estos polímeros sintéticos
son creados para funciones especificas y
poseen características para cumplir estas
mismas.
Los polímeros sintéticos se obtienen
mediante reacciones químicas que se
llaman de polimerización juntando los
monómeros y un catalizador (una
especie que acelera las reacciones
químicas) en una vasija de reacción.
Los polímeros sintéticos se producen a
partir de monómeros que sintetizan en
el laboratorio o que se extraen de
fuentes naturales, así por ejemplo, el
nylon 6,6 se obtiene por reacción del
ácido adípico (ácido hexanodioico) y
hexametilendiamina.
8. 3.1REACCIONES DE ADICIÓN Y CONDENSACIÓN
DE POLÍMEROS SINTÉTICOS
Polimerización por reacciones de adición:
Resultan de la adición consecutiva de
monómeros a una cadena sin pérdida
de átomos o grupos en el proceso.
De hecho, 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.
1. 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.
2. Polimerización catiónica:
Ocurre generalmente 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.
3. Polimerización por radicales libres
Es el método de mayor uso comercial. En
este tipo de polimerización se distinguen
tres etapas: iniciación, propagación y
término.
Iniciación. Se produce la formación de
radicales libres (R – O •) por la
descomposición de trazas de un peróxido,
sustancia inestable, por la acción de la luz
UV o alta temperatura.
9. 3.1REACCIONES DE ADICIÓN Y CONDENSACIÓN
DE POLÍMEROS SINTÉTICOS
Propagación. El radical libre
formado, altamente reactivo, ataca
un carbono del doble enlace de un
alqueno, por ejemplo, etileno,
formando otro radical libre más
estable.
Término .Ocurre por la reacción del
polímero con otro radical libre
Polimerización por reacciones de
condesación:
Los polimeros por condensación son
aquellos donde los monómeros
deben tener, por lo menos, dos
grupos reactivos por monómero para
darle continuidad a la cadena.
Consiste en la unión de dos o más
monómeros diferentes, formando así
una molécula más compleja
Se obtiene además del polímero un
subproducto: que puede ser agua,
alcohol, amoniáco, etc, es el caso de la
liberación del agua .
10. 3.1REACCIONES DE ADICIÓN Y CONDENSACIÓN
DE POLÍMEROS SINTÉTICOS
Es un proceso más lento y
complejo que la polimerización por
adición
Se forman polímeros más pequeños
Las reacciones de condensación
forman a menudo monómeros
trifuncionales capaces de generar
polímeros entrecruzados y reticulados.
3.2.- Clasificación de polímeros y
copolímeros
Según la cantidad de monómeros
diferentes en el polímero
Homopolímero
Polímero constituido por la repetición de
un único monómero (cadena
homogénea). Ejemplos son: polietileno,
poli estireno, poliacrilonitrilo, poli(acetato
de vinilo).
Si A representa al monómero entonces
la estructura del homopolímero es:
~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
11. 3.2.- CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS Y
COPOLÍMEROS
Copolímero
Polímero constituido por dos o más
monómeros (cadena heterogénea)
Si A y B representan los monómeros
entonces existen tres formas de
disponerlos en la cadena:
Copolímeros al azar (u
aleatorios): Copolímero con los
monómeros unidos en una
secuencia desordenada a lo largo de
la cadena del polímero:
~A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A~
Copolímeros alternados:
Copolímero con los monómeros
unidos en forma alternada:
~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
Copolímeros en bloques:
Polímero con los monómeros unidos en
una secuencia formada tramos más o
menos largos de A cada uno seguido por
un tramo de B:
12. 3.2.- CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS Y
COPOLÍMEROS
Copolímeros de injerto:
La cadena principal del polímero
tiene apenas unidades de un
mismo monómero, mientras que el
otro monómero solo forma parte de
ramificaciones laterales (el injerto):
~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
| | |
B B B
| | |
B B B
| | |
B B B
| | |
B
|
Los copolímeros formados por
tres monómeros reiterativos
diferentes son conocidos
como terpolímeros.
La reacción química de síntesis
de los copolímeros es la
copolimerización, y los
monómeros unidos son
comonómeros. Estas
combinaciones de monómeros
tienen el objetivo de modificar las
propiedades de los monómeros o
polímeros originales.
13. 4.- PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS
-Sus propiedades físicas dependen
de su estructura interna
-Sus estructuras son amorfas
-Elasticidad
-Resistencia mecánica
-Resistencia eléctrica
-Son poco reactivos ante ácidos y
bases
-Algunos son flexibles
-Resistencia a las altas
temperaturas en algunas
ocasiones
Polímero Lineal:
Es una molécula polimérica, en la
cual dos átomos se areglan en una
cadena larga, la cual es llamada cadena
principal.
Estas cadenas no tienen ramificaciones,
solo los grupos que están asociados al
monómero.
14. POLÍMERO RETICULAR
Polímero reticular:
La reticulación, de igual manera que
la vulcanización o el curado, implica la
formación de una red tridimensional
formada por la unión de las diferentes
cadenas poliméricas homogéneas.
Existen diferentes tipos de reticulación,
que se pueden lograr con un solo polímero
o dos o más polímeros que reaccionan para
formar una unidad.
Después de la reticulación las moléculas
adquieren mayor rigidezya que los
movimientos de relajación se encuentran
impedidos. En el caso de los elastomeros
esto ayuda a que las propiedades
de resisencia incrementen.
Alta y baja densidad: El polietileno se clasifica
por su:
Densidad
Contenido de monómeros
Peso molecular
Distribución del peso molecular
Índice de fluidez
Modificación
El criterio de clasificación más empleado
es la densidad, según la tecnología que
se emplee se pueden obtener dos tipos
de polietileno: el de baja densidad y el de
alta densidad.
15. CLASIFICACIÓN POR ALTA Y BAJA DENSIDAD:
Polietileno de baja densidad
El polietileno de baja densidad es un
homopolímero muy ramificado que tiene por
unidad monomérica el etileno.
El polietileno de baja densidad se
obtiene a partir del etileno gaseoso, muy
puro, se polimeriza en presencia de un
iniciador (peróxido de benzoilo, azodi-
isobutironitrilo u oxígeno), a presiones de
1,000 a 3,000 atm y temperaturas de 100 a
300°C.
El mayor uso del polietileno de baja
densidad es en el sector del envase y
empaque: bolsas, botellas compresibles
para pulverizar fármacos, envase industrial,
laminaciones, película para forro, película
encogible y estirable, aislante para cables y
conductores, tubería conduit, película para
invernadero, tubería de riego y sistemas de
irrigación.
Termoplásticos y termoestables:
Un termoplástico es un material que
a temperaturas relativamente altas, se vuelve
deformable o flexible, se derrite cuando se
calienta y se endurece en un estado de
transición vítrea cuando se enfría lo
suficiente. La mayor parte de los
termoplásticos son polímeros de alto peso
molecular, los cuales poseen cadenas
asociadas por medio de fuerzas de Van der
Waals débiles.
En función del grado de las fuerzas
intermoleculares que se producen entre las
cadenas poliméricas, estas pueden adoptar
dos tipos diferentes de estructuras,
estructuras amorfas o estructuras cristalinas,
siendo posible la existencia de ambas
estructuras en un mismo material
termoplástico.
16. TERMOPLÁSTICOS Y TERMOESTABLES:
Estructura cristalina - Las cadenas
poliméricas adquieren una estructura
ordenada y compacta
Dicha estructura cristalina es la
responsable directa de las propiedades
mecánicas de resistencia frentes a
esfuerzos o cargas así como la
resistencia a las temperaturas de los
materiales termoplástico.
Si el material termoplástico dispone de
una alta concentración de polímeros con
estructuras amorfas, dicho material
tendrá una pobre resistencia frente a
cargas pero una excelente elasticidad,
si por el contrario el material
termoplástico dispone de una alta
concentración de polímeros con una
estructura cristalina, el material será
muy resistente y fuerte.
17. TERMOPLÁSTICOS Y TERMOESTABLES:
Termoestables:
A los plásticos termoestables
también se les llama resinas, y su
estructura es una malla fuertemente
unida en todas direcciones, los
plásticos termoestables siempre son
rígidos, y el calor no les funde, sino
que los carboniza
La estructura altamente reticulada
que poseen los materiales
termoestables es la responsable
directa de las altas resistencias
mecánicas y físicas (esfuerzos o
cargas, temperatura...) que presentan
dichos materiales comparados con los
materiales termoplásticos y
elastómeros
. La fabricación con ellos consiste en
mezclar una sustancia base con un
catalizador que provoca la reacción. A
esta reacción se le llama curado de la
resina, y después de producirse, la
forma con que quede la mezcla es
inalterable.
18. 5. ¿EXISTEN DIFERENCIAS ENTRE LOS
POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS?
Entre los polímeros naturales y
sintéticos no hay grandes
diferencias estructurales, ambos
están formados por monómeros
que se repiten a lo largo de toda la
cadena.
La diferencia entre ambos es la forma
en que los monómeros se encuentran
dispuestos dentro del polímero.
Polímero natural:
Otra gran diferencia entre amos es
que los polímeros naturales se
extraen y se producen en la
naturaleza tal es el caso de la seda,
fabricada por el gusano de seda, y
en el caso de los polímeros sintéticos
estos son fabricados y manipuladas
en un laboratorio con la intervención
de otras sustancias y la mano
humana
Polímero sintético:
19. EFECTOS SOCIOECONÓMICOS DE LA
PRODUCCIÓN Y USO DE POLÍMEROS EN MÉXICO:
Ventajas Económicas y
ambientales:
Bajo costo
Fácil maleabilidad
Fácil fabricación en la mayoría de los
polímeros
Buena resistencia mecánica
Buena resistencia a la corrosión
Amplia variedad de polímeros con
distintas propiedades
Algunos son de fácil degradación en
agua
Muchos polímeros naturales como el
almidón y la celulosa son de alta
disponibilidad y no afectan al
ambiente en el momento de
extraerlos
Son de gran uno dentro de varios
sectores de nuestra población y se
encuentran dentro de los más
usados en la vida cotidiana
20. EFECTOS SOCIOECONÓMICOS DE LA
PRODUCCIÓN Y USO DE POLÍMEROS EN MÉXICO
Desventajas ambientales y
socioeconómicas:
Inflamables
Caros de reciclar
Alta durabilidad
Baja conductividad eléctrica
Baja resistencia a altas temperaturas
Su fabricación e utilización produce
muchos residuos
Por su alta resistencia a la corrosión
y gran durabilidad son difíciles de
degradar para naturaleza por lo que
son grandes contaminantes.
Pueden producir gases tóxicos.
Contaminantes del ambiente
En la actualidad se han desarrollado
polímeros biodegradables, aunque
con un costo elevado
