quimica 3 medio polimerizacion 03 noviembre

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Clase Química “Polímeros” Semana 03 noviembre 2020 3° Medio Profesora Edith Flores

Objetivo Clase: • Comprender el concepto de polímero.

• Conocer los diferentes métodos de formación de polímeros. • Conocer los principales polímeros y sus aplicaciones cotidianas.

POLÍMEROS CLASIFICACIÓN

Origen

MONOMEROS

Mecánicas Naturales

Sintéticos

❖ Dureza ❖ Elongación ❖ Resistencia PROPIEDADES

Físicas Composición de sus cadenas

Estructura de la cadena

Polimerización

Composición química

❖ Homopolímeros ❖ Copolímeros

❖ Fibras ❖ Elastómeros ❖ Plásticos

❖ Lineal ❖ Ramificada

❖ Adición ❖ Condensación ❖Orgánicos ❖Orgánicos vinílicos ❖Orgánico No Vinílicos ❖ Inorganicos

IMPACTO EN EL MEDIO AMBIENTE

Comportamiento frente al calor

❖ Termoplásticos ❖ Termoestables

Clasificación Según Polimerización: Los polímeros son macromoléculas que se forman a partir de la unión de moléculas pequeñas o monómeros. El proceso por el que se unen los monómeros se llama polimerización.

1.- Polímeros de Adición: Se forman por la unión sucesiva de monómeros, que tienen uno a más enlaces dobles y triples. Los monómeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre sí

En esta fórmula, R puede ser un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o algún grupo funcional como halógeno, ácido carboxílico, éster u otro.

Se distinguen tres etapas: iniciación, en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador Propagación, en la que la cadena comienza a alargarse por repetición del monómero Terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.

R → H, un grupo alquilo o algún grupo funcional.

En el proceso se distinguen tres etapas: ✓ Iniciación. ✓ Propagación. ✓ Terminación.

Iniciador. ✓ Catión → H+ ✓ Radical libre → R ✓ Anión → A– Se adiciona a un doble enlace carbono-carbono de un sustrato y forma un intermediario reactivo. Intermediario. ✓ Propaga la cadena. Finalizador. ✓ La cadena deja de crecer → polimerización catiónica. ✓ Se destruyen los radicales libres → polimerización radicalaria. ✓ Se neutraliza el carbanión → polimerización aniónica.

1. Polimerización catiónica: Ejemplo: formación del polipropileno. El extremo por el que crece la cadena es un catión (electrófilo). A continuación, se presentan las etapas. Iniciación: Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H+ (reactivo iniciador) ataca los electrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono. En esta reacción se genera un ion carbonio o carbocatión (especie deficiente en electrones).

Terminación: La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el ion carbonio y el anión.

Propagación: Como existe una muy baja concentración de HA, con respecto al alqueno, es improbable que el ion carbonio se encuentre con el A– y sea neutralizado. En vez de esta reacción, el ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad electrónica) de otra molécula de propileno, formando un nuevo ion carbonio, y así sucesivamente se va alargando la cadena y el polímero sigue creciendo.

2. Polimerización aniónica: formación del cloruro de polivinilo (PVC).

La polimerización aniónica comienza con un anión. Existe una gran variedad de iniciadores empleados en la polimerización aniónica; sin embargo, el más utilizado es el n-butil-litio (CH3–CH2–CH2–CH2–Li). Iniciación: El butil litio se separa para formar un anión butilo y un catión litio. La carga negativa del butilo se localiza sobre un átomo de carbono, lo que genera un carbanión.

Propagación: El carbanión resultante reacciona con otra molécula del monómero, así el proceso se repite muchas veces y de este modo la cadena se va alargando.

Terminación: La polimerización finaliza con la neutralización del carbanión; esta reacción se logra a través de la adición de un protón proveniente del agua. De este modo se obtiene, finalmente, el cloruro de polivinilo.

3. Polimerización radicalaria: formación del polietileno La polimerización radicalaria se inicia al generarse radicales libres en el medio, especie muy reactiva y que forma intermediarios sin cargas, ya que la reacción genera una ruptura homolítica del enlace. Ejemplo, la descomposición de un peróxido origina un radical libre que puede adicionarse a un alqueno, produciéndose un radical carbono Iniciación: - El peróxido se descompone por efecto de la temperatura. - Radicales libres formados → iniciador de la reacción.

Radical libre y el etileno → el par electrónico del doble enlace es atacado fácilmente por el radical libre, formando un nuevo radical.

etileno con peróxido de benzoílo (C6H5COO)2 , para producir el polietileno.

Propagación: El radical reacciona con otra molécula de etileno, y así el proceso se repite n veces, para ir alargando la cadena.

Terminación: La cadena termina a través de cualquier reacción en la que se destruyen los radicales libres (se encuentran dos cadenas de crecimiento), dando lugar al polímero llamado polietileno, formado por moléculas con un número n de monómeros.

2.- Polímeros de Condensación. Se forman por un mecanismo de reacción, es decir, a diferencia de la polimerización por adición, la polimerización por condensación no depende de la reacción que la precede: el polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero.

Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas en estos fines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña (H2O).

Polímeros de condensación.

• ✓

Reacción en etapas.

• ✓

No depende de la reacción que la precede.

• ✓

Unidades monoméricas → diácidos carboxílicos, diaminas y dialcoholes.

• ✓

Por cada nuevo enlace que se forma, se libera una molécula pequeña.

1. Polímeros orgánicos: Poseen en la cadena principal átomos de carbono. 2. Polímeros vinílicos: La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir:

❖ Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. ❖ Estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. ❖ Vinílicos Halogenados, que incluyen átomos de halógenos (Cloro, Flúor y Bromo) en su composición. Ejemplos: PVC y teflón. ❖ Acrílicos, derivados de ésteres acrílicos. Ejemplos: PMMA

Clasificación Según Composición Química: 3. Polímeros orgánicos no vinílicos: Además de Carbono, tienen átomos de Oxígeno o Nitrógeno en su cadena principal. o Poliésteres o Poliamidas o Poliuretanos

4. Polímeros inorgánicos: Con origen en moléculas no derivadas de petróleo. o Incluyen Azufre. Ejemplo: polisulfuros. o Incluyen Silicio. Ejemplo: silicona.

Actividad. 1. Indique qué tipo de polimerización tendría a) cianuro de eteno. b) estireno c) 2 – metilpropeno. 2. Proponga un mecanismo para la síntesis de cada uno de ellos, indicando con corchete la unidad repetitiva.

3. Averigua qué usos tiene el polímero formado con cianuro de eteno y 2 – metilpropeno. 4. Indique 5 polímeros se forma por polimerización por condensación y describa su formación.