Información Estructural

IMPORTANCIA

Al comprender cómo se enlazan y organizan las moléculas en un polímero, podemos:

Personalizar sus propiedades: Al modificar la estructura, es posible ajustar características como la dureza, flexibilidad, resistencia al calor o conductividad eléctrica.
Optimizar procesos: Elegir los métodos de producción más adecuados para cada tipo de polímero, asegurando calidad y eficiencia.
Desarrollar nuevos materiales: Crear polímeros con propiedades únicas, como biodegradabilidad o autocuración, para enfrentar desafíos como la contaminación y la regeneración de tejidos.
Encontrar sustitutos: Identificar polímeros más sostenibles o eficientes para reemplazar aquellos con mayor impacto ambiental.

Entender la estructura de los polímeros nos permite diseñar materiales a medida, optimizar procesos industriales y contribuir a un futuro más sostenible.

Polaridad y Grupos Funcionales de la Molécula Héroe y Villano

Polímero Héroe

Ácido poliláctico

Nombre común: PLA

Nombre IUPAC: 1-propanoato

Solubilidad del polímero

El PLA se vuelve soluble en agua a medida que se descompone por hidrólisis, convirtiéndose en monómeros de ácido láctico. La velocidad de este proceso depende de factores como la temperatura, el pH y la humedad, y en condiciones adecuadas, puede biodegradarse completamente en agua, dióxido de carbono y biomasa.

Temperatura de transición vítrea

Esta se encuentra generalmente en el rango de 55 a 60 grados Celsius. En esta temperatura el PLA cambia de un estado duro y vítreo a un estado más blando y gomoso, ademas tiene un punto de fusión más alto, alrededor de 153 grados Celsius.

Polímero Villano

Policloruro de vinilo

Nombre común : Cloruro de polietileno (PVC)

Nombre IUPAC: 1 - cloroetilano

Solubilidad del polímero

El PVC es conocido por su baja solubilidad en agua, que es aproximadamente 0.95% a temperaturas entre 15 y 85 °C. Sin embargo, es fácilmente soluble en solventes orgánicos como etanol, cloroformo, 1,2 - dicloroetano y éter etílico. Esta característica de solubilidad es importante para su procesamiento y aplicación en diversas industrias, desde la construcción hasta la fabricación de productos de consumo

Temperatura de transición vítrea

El PVC sin plastificantes (PVC rígido) tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 82°C (180°F) y es muy difícil de procesar para convertirlo en un producto útil. Además, su temperatura de fusión cercana a 212°C se aproxima a la de descomposición, complicando aún más su procesamiento sin modificar.

Estructura y Caractersticas de los Monómeros Involucrados

Nombre común - Ácido láctico

Nomenclatura IUPAC - Ácido 2-hidroxipropanoico

Monómero que al unirse forma el polímero Ácido poliláctico.

Solubilidad - Miscible en agua y en alcohol etílico debido a que forma enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua, permitiéndole tener una mayor solubilidad en estos.

Punto de fusión- 17 °C

Punto de ebullición- 122 °C

Sólido cuando se encuentra a temperaturas bajas, líquido cuando se encuentra en temperaturas más altas.

Nombre común - Cloruro de vinilo

Nomenclatura IUPAC - Cloroeteno

Monómero que al unirse forma el polímero Policloruro de vinilo.

Solubilidad - Limitada, ligeramente soluble en agua, en alcohol etílico y dietílico. Esto es principalmente debido a su estructura, ya que tiene un enlace doble entre carbonos y un cloro unido, lo que ocasiona que la molécula no sea completamente polar como para disolverse de forma más sencilla en el agua.

Punto de fusión- -154°C

Punto de ebullición- -13.4 °C

Sólido en temperaturas extremadamente bajas, a mayor temperatura se encuentra en estado gaseoso, siendo un gas incoloro, con aroma dulce e inestable a altas temperaturas.

Explicación del comportamiento de las moléculas

Héroe

El ácido poliláctico (PLA) es un polímero que se encuentra en estado sólido bajo condiciones normales de presión y temperatura. Es un material que, aunque es principalmente no polar e hidrofóbico, contiene grupos éster (CO-O) en su estructura molecular que son polares. Esta polaridad permite que el PLA sea soluble en disolventes polares como cloroformo, diclorometano y dioxano, ya que estos disolventes interactúan con los grupos éster y debilitan las fuerzas intermoleculares del polímero. A temperaturas elevadas, como el punto de ebullición, el PLA se disuelve en tolueno, acetona, benceno etílico y tetrahidrofurano (THF). Sin embargo, su solubilidad en agua es muy baja en comparación con otros polímeros debido a sus largas cadenas de carbono y a la falta de interacciones significativas con el agua.

Villano

El policloruro de vinilo (PVC) es un polímero halógeno con átomos de cloro que le otorgan polaridad y rigidez. Sus cadenas macromoleculares son poco ramificadas y los grupos de cloro laterales están desordenados a lo largo de la macromolécula. A temperatura ambiente, es sólido debido a las fuertes interacciones dipolo-dipolo entre las moléculas, las cuales son también responsables de la baja estabilidad térmica de este polímero. Aunque el PVC es principalmente apolar, es soluble en disolventes apolares o ligeramente polares como tetrahidrofurano (THF) y cloruro de metileno. Su solubilidad en agua es baja, pero se disuelve en otros disolventes como alcohol etílico, éter dietílico y dimetilformamida.

¿Por qué es importante determinar o conocer la temperatura de transición vítrea de un polímero para su uso o manipulación?

La temperatura de transición vítrea (Tg) es uno de los factores más importantes que determinan las propiedades físicas y mecánicas de los polímeros. El comprender la importancia de este factor es sumamente importante, ya que dependiendo de este mismo factor las propiedades mecánicas de los compuestos así como su comportamiento bajo diversas condiciones de temperatura nos podrá indicar la que tan útil podrían ser algunos polímeros para ciertos usos, ya que algunos polímeros podrían tornarse a un material cristalino como el vidrio o podrían tornarse a un material elástico.

¿Que otros parámetros fisicoquímicos determinan las propiedades de los polímeros?

Otro parámetro fisicoquímico que también podría determinar las propiedades de los polímeros vendría siendo las fuerzas intermoleculares existentes dentro de los polímeros, ya que dependiendo del tipo de enlace y la cantidad de enlaces que haya dentro de los polímeros puede afectar factores como la temperatura de fusión, la misma temperatura de transición vítrea y demás propiedades mecánicas que pueden tener o no los polímeros.

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