350px|thumb|El poliestireno ye un polímeru formáu a partir de la unidá repetitiva conocida como estireno. Los polímeros (del griegu: πολυς [polys] "enforma" y μερος [pixinos] "parte" o "segmentu") son macromolécules (xeneralmente orgániques) formaes pola unión por aciu enllaces covalentes d'una o más unidaes simples llamaes monómeros. Estos formen llargues cadenes que se xunen ente sigo por fuercies de Van der Waals, pontes d'hidróxenu o interacciones hidrofóbiques. Los polímeros tienen elevaes mases moleculares, que pueden algamar inclusive millones d'UMAs.
El almidón, la celulosa, la seda y l'ADN son exemplos de polímeros naturales y el nailon, el polietileno y la baquelita de polímeros sintéticos.
Historia Los polímeros naturales son la base de dalgunos de los primeros materiales utilizaos pol home: la madera y les fibres vexetales, el cueru, los tendones animales, la llana, la seda y la celulosa, etc. Emplegar profusamente y tuvieron muncha importancia a lo llargo de la historia, anque se tardó enforma en saber la so composición y la forma de sintetizalos artificialmente. La noción de macromolécula presentóse tardíamente na historia de la química. Anque abarruntada por Wilhelm Eduard Weber, ya inclusive por Henri Braconnot a principios del sieglu XIX, munchos investigadores ver como amestaos o micelas. El términu «polímeru» utilizar per primer vegada en 1866 por Marcellin Berthelot.
Antes de saber gran cosa sobre ellos, empezaron a apaecer a mediaos del sieglu XIX los primeros polímeros sintéticos llograos a partir del cambéu de los polímeros naturales col fin d'ameyorar les sos propiedaes físiques pa poder usalos. En 1839, Charles Goodyear modificó l'hule calecer con azufre, yá que yera fráxil a temperatures baxes y pegañosu a altes temperatures. L'hule convertir en cauchu vulcanizado, una sustancia resistente a un ampliu marxe de temperatures. El nitratu de celulosa sintetizóse por fuercia nel añu 1846 pol químicu Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó'l celuloide a partir de nitratu de celulosa. Otru acontecimientu que contribuyó al desenvolvimientu continuu de los polímeros foi'l cambéu de la celulosa que dexó'l surdimientu de les fibres sintétiques llamaes rayones.
Darréu'l químicu belga Leo Hendrik Baekeland desenvolvió en 1907ACS el primer polímeru totalmente sintéticu, la baquelita, un material bien duradero que por provenir de materiales de baxu costu, como'l fenol y el formaldehídu, llegó a tener gran ésitu mientres ciertu tiempu. Otros polímeros importantes sintetizar nos años siguientes, por casu el poliestireno (PS) en 1911 o'l policloruro de vinilu (PVC) en 1912.
Sicasí, con independencia de les meyores na aplicación industrial de los polímeros, nun se tenía muncha información tocantes a la so estructura. En 1922, el químicu alemán Hermann Staudinger empezó a estudiar los polímeros y en 1926 espunxo la so hipótesis de que se trataba de llargues cadenes d'unidaes pequeñes xuníes por enllaces covalentes. Propunxo les fórmules estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como se conocen anguaño, como cadenes moleculares xigantes formaes pola asociación por aciu enllaz covalente de ciertos grupos atómicos llamaos "unidaes estructurales". Esti conceutu convertir en "fundamentu" de la química macromolecular solo a partir de 1930, cuando foi aceptáu llargamente y contribuyó al desenvolvimientu de la química de los polímeros, tanto sintéticos como naturales. En 1953 recibió'l Premiu Nobel de Química pol so trabayu.
La idea de les macromolécules foi sofitada y desenvuelta años más tarde por Wallace Carothers, que trabayaba na empresa DuPont dende 1928 y qu'estableció un gran númberu de nuevos polímeros: poliésteres, poliamides, neoprenu, etc.
El desenvolvimientu industrial posterior de la ciencia macromolecular viose aceleráu pola Segunda Guerra Mundial. Los Estaos Xuníos viéronse privaos, cuando entraron en guerra, del so suministru de cauchu natural dende'l sureste d'Asia. Por ello punxeron en marcha un vastu programa d'investigación p'atopar cauchu sintéticu.
Nos años 1950 l'alemán Karl Ziegler y l'italianu Giulio Natta desenvolvieron los catalizadores de Ziegler-Natta y llograron el Premiu Nobel de Química en 1963. Otru Premiu Nobel de Química foi concedíu polos sos estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974.
Na segunda metá del sieglu XX desenvolviéronse nuevos métodos de llogru, polímeros y aplicaciones. Por casu, catalizadores metalocénicos, fibres d'alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premiu Nobel de Química pol desenvolvimientu d'estos polímeros), estructures complexes de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.
Polimerización En química orgánica, la reacción pola cual sintetízase un polímeru a partir de los sos monómeros denominar polimerización. Según el mecanismu pol cual produzse la reacción de polimerización pa dar llugar al polímeru, ésta clasifícase como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". Sía que non, el tamañu de la cadena va depender de parámetros como la temperatura o'l tiempu de reacción, teniendo cada cadena un tamañu distintu y, por tanto, una masa molecular distinta, d'ende que se fale de masa promedio del polímeru.
Tipos de polimerización Esisten dos tipos fundamentales de polimerización: Polimerización por condensación. En cada unión de dos monómeros piérdese una molécula pequeña, por casu agua. Por cuenta de esto, la masa molecular del polímeru nun ye necesariamente un múltiplu exactu de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación estremar en dos grupos:
Los copolímeros baquelites poliamides poliésteres : Los homopolímeros polietilenglicol silicones
La polimerización n'etapes (condensación) precisa siquier monómeros bifuncionales. Deben de saber que los polímeros pueden ser maquinables.
Exemplu: HOOC--R1--NH2
Si reacciona consigo mesmu, entós:
2 HOOC--R1--NH2 <----> HOOC--R1--NH· + ·OC--R1--NH2 + H2O <----> HOOC--R1-NH--CO--R1--NH2 + H2O Polimerización por adición. Nesti tipu de polimerización la masa molecular del polímeru ye un múltiplu exactu de la masa molecular del monómero.
Suelen siguir un mecanismu en tres fases, con rotura homolítica:
Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl• Espardimientu o crecedera: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl–CH2–CHCl• Terminación: Los radicales llibres de los estremos xunir a impureces o bien se xunen dos cadenes con un terminal neutralizáu. thumb|Tacticidad de poliestireno, atáctico, sindiotáctico, isotáctico. thumb|La estructura puede ser llinial o tamién ramificada (amás de poder presentar entrecruzamientos). Tamién pueden adoptar otres estructures, por casu radiales. Ficheru:Polimerización1.png Polimerización del estireno pa dar poliestirenon indica'l grau de polimerización
Per otra parte, los polímeros pueden ser lliniales, formaos por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamañu. Tamién pueden formase entrecruzamientos provocaos pol enllaz ente átomos de distintes cadenes.
La naturaleza química de los monómeros, la so masa molecular y otres propiedaes físiques, según la estructura que presenten, determinen distintes carauterístiques pa cada polímeru. Por casu, si un polímeru presenta entrecruzamiento, el material va ser más malo de fundir que si nun presentara nengunu.
Los enllaces de carbonu nos polímeros nun son equivalentes ente sigo, por eso dependiendo del orde estereoquímico de los enllaces, un polímeru puede ser: atáctico (ensin orde), isotáctico (mesmu orde), o sindiotáctico (orde alternante) a esta conformanza se la llapada tacticidad. Les propiedaes d'un polímeru pueden trate modificaes severamente dependiendo del so estereoquímica.
Nel casu de que'l polímeru provenga d'un únicu tipu de monómero denominar homopolímero y si provién de dellos monómeros llámase copolímero o heteropolímero. Por casu, el poliestireno ye un homopolímero, pos provién d'un únicu tipu de monómero, el estireno, ente que si partir de estireno y acrilonitrilo puede llograse un copolímero d'estos dos monómeros.
Nos heteropolímeros los monómeros pueden distribuyise de distintes maneres, particularmente pa polímeros naturales, los monómeros pueden repitise de forma aleatoria, informativa (como nos polipéptidos de les proteínes o nos polinucleótidos de los acedos nucleicos) o periódica, como nel peptidoglucano o en dellos polisacáridos.
Los monómeros que conformen la cadena d'un copolímero pueden allugase na cadena principal alternándose según diversos patrones, denominándose copolímero alternante, copolímero en bloque, copolímero aleatoriu, copolímero d'inxertu. Pa llograr esti diseñu, la reacción de polimerización y los catalizadores tienen de ser los fayadizos. Ficheru:Polímeros2.png a) Homopolímero b) Copolímero alternantec) Copolímero en bloque d) Copolímero aleatoriuy) Copolímero d'inxertu .
Finalmente, los estremos de los polímeros pueden ser distintos que'l restu de la cadena polimérica, sicasí ye muncho más importante'l restu de la cadena qu'estos estremos por cuenta de que la cadena ye d'una gran estensión comparada colos estremos.
Propiedaes
Electrocromismo Fotoconductividad Fotoluminiscencia (fluorescencia y fosforescencia)
Propiedaes llétriques Los polímeros industriales polo xeneral suelen ser malos conductores llétricos, polo que s'empleguen masivamente na industria llétrico y electrónica como materiales aislantes. Les baquelites (resines fenólicas) sustituyeron con ventaya a les porzolanes y el vidriu nel aparellaje de baxa tensión fai yá munchos años; termoplásticos como'l PVC y les PE, ente otros, utilizar na fabricación de cables llétricos, llegando na actualidá a tensiones d'aplicación cimeres a los 20 KV, y casi toles carcases de los equipos electrónicos construyir en termoplásticos de magnífiques propiedaes mecániques, amás d'llétriques y de gran duración y resistencia al mediu ambiente, como son, por casu, les resines ABS.
Pa evitar cargues estátiques n'aplicaciones que la rican, xeneralizóse l'usu de antiestáticos que dexa na superficie del polímeru una conducción parcial de cargues llétriques.
Evidentemente la principal desventaxa de los materiales plásticos nestes aplicaciones ta en rellación a la perda de carauterístiques mecániques y xeométriques cola temperatura. Sicasí, yá se dispón de materiales qu'aguanten ensin problemes temperatures relativamente elevaes (cimeres a los 200 °C).
Les propiedaes llétriques de los polímeros industriales tán determinaes principalmente, pola naturaleza química del material (enllaces covalentes de mayor o menor polaridá) y son pocu sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, qu'afecta muncho más a les propiedaes mecániques. El so estudiu acometer por aciu ensayos de comportamientu en campos llétricos de distinta intensidá y frecuencia. Darréu analícense les carauterístiques llétriques d'estos materiales.
Los polímeros conductores fueron desenvueltos en 1974 y les sos aplicaciones entá tán siendo estudiaes.
Propiedaes físiques de los polímeros Estudios de difracción de rayos X sobre muestres de polietileno comercial, amuesen qu'esti material, constituyíu por molécules que pueden contener dende 1000 hasta 150 000 grupos CH2 – CH2 presenten rexones con un ciertu ordenamientu cristalín, y otres onde s'evidencia un calter amorfu: a éstes últimes considérase-yos defectos del cristal. Nesti casu les fuercies responsables del ordenamientu cuasicristalino, son les llamaes fuercies de van der Waals. N'otros casos (nylon 66) la responsabilidá del ordenamientu recái nos enllaces de H.