Química Macromolecular – Química de los Polímeros
La Química Macromolecular es la orientación de esta ciencia que se ocupa de analizar la preparación, la caracterización, las propiedades y las aplicaciones de las moléculas que tienen su masa molecular elevada ya que están formadas por un gran número de átomos por lo cual se denominan comúnmente macromoléculas. Generalmente se pueden detallar como la repetición de un o unos pocos monómeros, los cuales dan lugar a los polímeros.
Cuando las moléculas se vuelven muy grandes, conteniendo un número de átomos encadenados superior a una centena y pudiendo alcanzar valor ilimitado, las propiedades de esas moléculas, que se llaman macromoléculas, presentan características propias generales, mucho más dominantes que las características que surgen de la naturaleza química de los átomos que las constituyen o de los agrupamientos funcionales presentes.
Esas propiedades que surgen de interacciones involucrando segmentos de la misma macromolécula o de otras, la forma, el largo de las ramificaciones presentes en la cadena macromolecular tienen un papel importante.
Puentes de hidrógeno e interacciones dipolo-dipolo, al lado de fuerzas de Van der Walls, actuando en esas macromoléculas en estado sólido, crean resistencia aún mayor que en el caso de moléculas de cadenas más cortas.
En solución, esas interacciones entre las moléculas de alto peso molecular, acarrean un pronunciado aumento de viscosidad que no se observa en las micromoléculas.
De la misma manera, las evaporaciones de solvente de estas soluciones viscosas resultan en la formación de películas, en tanto que las soluciones de sustancias sólidas de bajo peso molecular generan cristales o polvo.
Ese además, es uno de los medios más simples e inmediatos para el reconocimiento de las macromoléculas: capacidad de formación de películas.
Se encuentran macromoléculas tanto en productos de síntesis, como en los de origen natural. Polisacáridos, poli-hidrocarburos, proteínas y ácidos nucleicos, todos constituyen ejemplos de macromoléculas naturales orgánicas. Incluyen, así, almidón, algodón, madera, lana, cabello, cuero, etc.
Poliestireno y naylon son macromoléculas sintéticas orgánicas.
Diamante y grafito, sílica y asbesto, son macromoléculas naturales inorgánicas.
Ácido plifosfórico y poli (cloruro de fosfonitrila) son productos moleculares sintéticos inorgánicos. Son considerados polímeros relativamente grandes, de pesos moleculares del orden de 103 a 106, en cuya estructura se encuentran, repetidas unidades químicas simples conocidas como meros.
El término polímeros viene del griego (multi partes) y es indefinido, en el sentido de que el menor largo o tamaño de la molécula no es especificado.
En tanto, esa expresión es generalmente aceptada como significado de una molécula mucho mayor, de tamaño tal que las propiedades asociadas a las moléculas de cadena larga se hallan vuelto evidentes. Los polímeros de bajo peso molecular son llamados de oligómeros (también proveniente del griego, pocas partes)
En contraste con las sustancias químicas comunes, los polímeros no son productos homogéneos, contienen una mezcla de moléculas de varios pesos moleculares, presentando lo que se llama polimolecularidad. El concepto de polímero puro es bastante diferente del que se aplica a la química en general, ya que no se obtiene, ni interesa obtener, fracciones con absoluta uniformidad molecular, para cualquier finalidad de aplicación industrial.
Los monómeros son compuestos químicos que reaccionan para formar polímeros.
La reacción química que conduce a la formación de polímeros es la polimerización.
El grado de polimerización es el número de meros de la cadena polimérica. Cuando hay más de un tipo de mero en la composición del polímero, este es designado como copolímero y los monómeros que le dan origen se llaman comonómeros.
En reacción de polimerización tan como ocurre en la química orgánica en general, el encadenamiento de las unidades monoméricas puede ser realizado de forma regular, cabeza-cola, o en la forma cabeza-cabeza, cola-cola, o mezclada.
Los polímeros pueden tener sus cadenas sin ramificaciones, admitiendo conformación en zigzag (polímeros lineales) o puede presentar ramificaciones cuya denominación es entonces la de polímero reticulado, o polímero de enlaces cruzados, o polímero tridimensional.
Como consecuencia inmediata, surgen propiedades diferentes del producto, especialmente en relación a la fusibilidad y solubilidad. Las ramas laterales, dificultando la aproximación de las cadenas poliméricas, por tanto disminuyendo las interacciones moleculares, acarrean prejuicio a las propiedades mecánicas “plastificando” internamente al polímero.
La formación de residuos debido a los enlaces cruzados entre moléculas “amarra” las cadenas, impidiendo su deslizamiento unas sobre otras, aumentando la resistencia mecánica y tornando el polímero infusible e insoluble.
