MACROMOLÉCULAS. Unidad 10

Transcripción

1 MACROMOLÉCULAS Unidad 10 1

2 Contenidos (1) Tipos de polímeros según su procedencia, composición, estructura y comportamiento frente al calor. 2. Copolimeización 3. Tipos de polímerización: 3.1. Adición Condensación. 4. Principales polímeros de adición: (Polietileno, PVC, poliestireno ) 2

3 Contenidos (2) Estructura molecular de los polímeros Polímerización cis-trans. Caucho Estereopolimerización. 6. Tipos de polímeros de condensación: (politelienglicol, siliconas, baquelita, poliésteres, poliamidas (Nailon). 7. Biopolímeros (Carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos. 3

4 4 Vídeo qt 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. 4

5 5 Tipos de macromoléculas Naturales: Caucho Polisacáridos. Almidón. Celulosa. Proteínas. Artificiales: Plásticos Fibras textiles sintéticas Poliuretano Baquelita Ácidos nucleicos 5

6 6 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. 6

7 7 Polímeros según su naturaleza POLÍMEROS NATURALES (Celulosa, almidón) PLÁSTICOS SINTÉTICOS FIBRAS (Naylon, tergal) ELASTÓMEROS (Neopreno) TERMOPLÁSTICOS (Polietileno) TERMOESTABLES (Baquelita) 7

8 Propiedades de los polímeros 8 Plásticos. sintéticos. 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). 8

9 10 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. 10

10 11 Reacción de adición. Iniciación: CH 2 =CHCl + catalizador CH 2 CHCl Propagación o crecimiento: 2 CH 2 CHCl CH 2 CHCl CH 2 CHCl Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado. 11

11 12 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 12

12 Estructura y usos de algunos 13 polímeros de adición (1) MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CH 2 =CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Bolsas, botellas, juguetes... etileno polietileno CH 2 =CH CH 2 CH CH 2 CH Películas, útiles de cocina, propileno CH 2 =CHCl aislante eléctrico... polipropileno CH 2 CHCl CH 2 CHCl Ventanas, sillas, aislantes. cloruro de vinilo policloruro de vinilo CH 2 =CH CH 2 CH CH 2 CH Juguetes, embalajes estireno aislante térmico y acústico. poliestireno 13

13 Estructura y usos de algunos 14 polímeros de adición (2) MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CF 2 =CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 Antiadherente, aislante... tetraflúoretileno PTFE (teflón) CH 2 =CCl CH=CH 2 CH 2 CCl=CH CH 2 Aislante térmico, 2-clorobutadieno cloropreno o neopreno neumáticos... CH 2 =CH CN CH 2 CH CH 2 CH Tapicerías, alfombras acrilonitrilo CN CN tejidos... poliacrilonitrilo Muebles, lentes y equipos CH 2 =C COO CH 2 C CH 2 C ópticos COO COO metacrilato de metilo PMM (plexiglás) 14

14 Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tiene una masa molecular media aproximada de UMAs Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra? CH 2 =CH CH=CH 2 CH 2 CH=CH CH 2 CH 2 CH=CH CH 2 CH 2 CH=CH CH 2 15 Masa molecular monómero: = 54 UMA n = 10000/54 =

15 16 Polimerización cis trans Monómero: CH 2 =C CH=CH 2 metil 1,3 butadieno (isopreno) Polímero: H H H \ / \ / \ / C=C C=C C=C / \ / \ / \ CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Cis isopreno (caucho natural) 16

16 17 Polimerización cis trans CH 2 =C CH=CH 2 metil 1,3 butadieno (isopreno) CH 2 H \ / C=C / \ CH 2 CH 2 H \ / C=C / \ CH 2 CH 2 H \ / C=C / \ Trans isopreno CH 2 17

17 18 Polímerización estereoespecífica. H H H H Atáctica H H H H Isotáctica Sindiotáctica H H H H H H H H Uso de estereocatalizadores (TiCl 4 ) CH H CH H CH H CH H H H H H 18

18 Principales polímeros de 19 condensación. Homopolímeros: Polietilenglicol Siliconas. Copolímeros: Baquelitas. Poliésteres. Poliamidas. 19

19 Polímeros de condensación: 20 Polietilenglicol. Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose puentes de oxígeno. CH 2 OH CH 2 OH etanodiol (etilenglicol) CH 2 OH CH 2 O CH 2 CH 2 OH + H 2 O... O CH 2 CH 2 O CH 2 CH 2 O... (polietilenglicol) 20

20 Polímeros de condensación: 21 Siliconas Proceden de monómeros del tipo R 2 Si(OH) 2 Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter hidrofóbico. Ed. Santillana. Química 2º Bachillerato. 21

21 Polímeros de condensación: 22 La baquelita Se produce por copolimerización por condensación del fenol y el metanal. Se utiliza como cubierta en diferentes electrodomésticos, como televisores... OH OH CH 2 OH H + + HCHO + OH CH 2 OH 22

22 Polímeros de condensación: 23 La baquelita O H H 2 C O H H 2 C O H CH 2 OH H 2 C OH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH C H 2 OH CH 2 23

23 Copolímeros de condensación: 24 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. 24

24 Copolímeros de condensación: 25 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 25

25 Cuestión Selectividad (Junio 94) 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....CH 2 = CH 2 + CH 2 = CH 2... CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 26 II. HOCH 2 CH 2 OH +HOOC COOH H 2 O + CH 2 CH 2 OOC COO CH 2 CH 2 OOC COO III. CH 2 =CCl CH=CH 2 + CH 2 =CCl CH=CH CH 2 CCl=CH CH 2 CH 2 CCl=CH CH

26 Cuestión Selectividad (Junio 94) 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 27 enlaces que le dan consistencia al polímero. 27

27 Cuestión Selectividad (Junio 97) Ejercicio: Dadas las siguientes estructuras poliméricas: policloruro de vinilo; teflón (tetrafluoretileno); cloropreno (neopreno); silicona y poliéster. ( CH 2 CH ) n ; ( CH 2 C=CH CH 2 ) 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

28 Solución a) I = policloruro de vinilo (termoplástico) II = cloropreno (elastómero) III = poliéster b) Tuberías neumáticos tejidos 29 IV = silicona c) sellador antihumedad V = teflón. recubrimientos antiadherentes 29

29 Caucho. Polímeros naturales 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

30 31 Polisacáridos. Condensación de glucosa (almidón) Condensación de glucosa (celulosa) Ed Santillana. Química 2º Bach. 31

31 Estructura Estructura β Polipéptidos (proteínas) 32 Ed Santillana. Química 2º Bach. 32

32 Estructura de un 33 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). Ed Santillana. Química 2º Bach. 33

33 Estructura del ADN. Citosina (C) Guanina (G) 34 Adenina (A) Timina (T) Ed Santillana. Química 2º Bach. 34