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Polimerización

A-Level Química · Tema 35

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7:58

Polimerización (A2)

Mira tres cosas muy diferentes. Una cuerda de nailon. Una botella de bebida plástica. La proteína en tu propio cabello. Parecen no tener nada en común. Sin embargo las tres…

Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla

35.1

Polimerización por condensación

Syllabus
  1. describir la formación de poliésteres: (a) la reacción entre un diol y un ácido dicarboxílico o cloruro de diacilo (b) la reacción de un hidroxiácido
  2. describir la formación de poliamidas: (a) la reacción entre una diamina y un ácido dicarboxílico o cloruro de diacilo (b) la reacción de un aminoácido (c) la reacción entre aminoácidos
  3. deducir la unidad repetitiva de un polímero de condensación obtenido a partir de un monómero dado o par de monómeros
  4. identificar el/los monómero(s) presentes en una sección dada de una molécula de polímero de condensación

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

En la polimerización por condensación 缩合聚合, los monómeros se unen para formar una cadena larga y se pierde una molécula pequeña (como agua o $\text{HCl}$) cada vez que se forma un nuevo enlace. Cada monómero necesita dos grupos reactivos, de modo que la cadena puede crecer en ambos extremos.

Un grupo carboxilo uniéndose a un hidroxilo para formar un enlace éster y un grupo carboxilo uniéndose a una amina para formar un enlace amida, liberando cada uno una molécula de agua
Enlaces de condensación: un poliéster forma enlaces éster y un poliamida forma enlaces amida; cada nuevo enlace libera una molécula pequeña (aquí, agua)

Poliésteres

Un poliéster 聚酯 tiene muchos enlaces éster a lo largo de su cadena. Se puede obtener a partir de:

  • un diol 二醇 (dos grupos $\text{–OH}$) y un ácido dicarboxílico 二羧酸 (dos grupos $\text{–COOH}$), o un diacil cloruro.
  • un único ácido hidroxicarboxílico, que posee tanto un grupo $\text{–OH}$ como un $\text{–COOH}$.
Un fardo de botellas plásticas transparentes aplastadas
Las botellas de bebidas PET están hechas de un poliéster —un polímero de condensación—, recolectadas aquí para reciclaje

Poliamidas

Una poliamida 聚酰胺 tiene muchos enlaces amida. Se puede obtener a partir de:

  • una diamina 二胺 (dos grupos $\text{–NH}_2$) y un ácido dicarboxílico o un diacil cloruro.
  • un único ácido aminocarboxílico, o a partir de aminoácidos 氨基酸 que se unen entre sí (las proteínas son poliamidas naturales).
Un hilo rosado de nailon siendo extraído hacia arriba desde un vaso de precipitados, formando un hilo continuo en la superficie del líquido
El "truco de la cuerda de nailon": el nailon (una poliamida) se forma donde se encuentran dos soluciones reactivas, permitiendo extraer un solo hilo largo (es de color rosa aquí debido a un indicador añadido)

Unidades repetitivas y monómeros

La unidad repetitiva 重复单元 de un polímero de condensación contiene partes de ambos monómeros, menos los átomos perdidos como parte de la molécula pequeña. Para identificar los monómeros 单体 a partir de una sección de polímero, rompa la cadena en cada enlace éster o amida, y luego vuelva a añadir $\text{–OH}$ y $\text{–H}$ (o $\text{–Cl}$).

Una cadena de poliéster rota en sus enlaces éster y a cuyos extremos cortados se les devuelve -OH y -H, para recuperar los monómeros diol y ácido dicarboxílico
Para encontrar los monómeros, rompa la cadena en cada enlace y vuelva a añadir –OH y –H a los extremos cortados —aquí obteniendo el diol y el ácido dicarboxílico

Ejemplo resuelto. Una cadena polimérica contiene enlaces repetitivos $\text{–CONH–}$. Nombre el tipo de polímero, identifique los monómeros y indique la molécula pequeña perdida. Un enlace $\text{–CONH–}$ es una amida, por lo que se trata de una poliamida producida mediante condensación polimerización. Para encontrar los monómeros, rompa la cadena en cada enlace amida y devuelva los átomos a los extremos cortados: el lado del carbono toma $\text{–OH}$, formando un ácido dicarboxílico, y el lado del nitrógeno toma $\text{–H}$, formando una diamina. La molécula pequeña perdida en cada enlace es agua (o $\text{HCl}$, si se utilizó un anhidrido acílico en lugar del ácido). Cada monómero debe tener dos grupos funcionales; de lo contrario, la cadena nunca podría seguir creciendo —si el monómero que propone tiene solo uno, ha roto la cadena en el lugar incorrecto.

Explorar

Ruta de polimerización por condensación

Observa cómo se unen los monómeros mientras una molécula pequeña sale cada vez.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
condensation polymerisation/kɒndenˈseɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ 缩合聚合 suō hé jù hé
polyester/ˌpɒlɪˈestə/ 聚酯 jù zhǐ
diol/dɪˈɒl/ 二醇 èr chún
dicarboxylic acid/ˌdɪkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ 二羧酸 èr suō suān
polyamide/ˌpɒlɪˈeɪmaɪd/ 聚酰胺 jù xiān àn
diamine/ˈdaɪəmaɪn/ 二胺 èr àn
amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ 氨基酸 ān jī suān
repeat unit/rɪˈpiːt ˈjuːnɪt/ 重复单元 chóng fù dān yuán
monomer/ˈmɒnəʊmə/ 单体 dān tǐ
addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ 加成聚合 jiā chéng jù hé
poly(alkene)/ˈpɒlɪ/ 聚烯烃 jù xī tīng
35.2

Predicción del tipo de polimerización

Syllabus
  1. predecir el tipo de reacción de polimerización para un monómero dado o par de monómeros
  2. deducir el tipo de reacción de polimerización que produce una sección dada de una molécula de polímero

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Pista Tipo
el monómero tiene un doble enlace C=C, y no se pierde nada más polimerización por adición 加成聚合
cada monómero tiene dos grupos funcionales, y se pierde una molécula pequeña; la cadena tiene enlaces éster o amida polimerización por condensación
Dos paneles comparando la polimerización por adición, donde un C=C se abre y no se pierde nada, con la polimerización por condensación, donde dos monómeros con dos grupos se unen y se pierde una molécula pequeña
Los dos tipos de polimerización: la adición abre un C=C y no pierde nada; la condensación une monómeros con dos grupos y pierde una molécula pequeña
Explorar

Laboratorio de tipos de polimerización

Clasificar monómeros según si forman polímeros de adición o de condensación.

35.3

Polímeros biodegradables

Syllabus
  1. reconocer que los polialquenosos son químicamente inertes y, por lo tanto, pueden ser difíciles de biodegradar
  2. reconocer que algunos polímeros pueden degradarse por la acción de la luz
  3. reconocer que los poliésteres y las poliamidas son biodegradables mediante hidrólisis ácida y alcalina

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

  • Los polialquenos 聚烯烃 son químicamente inertes —tienen solo fuertes enlaces C–C y C–H no polares—, por lo que son difíciles de biodegradar 可生物降解 y duran mucho tiempo.
  • algunos polímeros están diseñados para que la luz pueda descomponerlos (son fotodegradables).
  • los poliésteres y las poliamidas sí son biodegradables, porque sus enlaces éster y amida pueden romperse mediante hidrólisis 水解 ácida o alcalina.
Explorar

Ruta de polímero degradable

Siga cómo la estructura del polímero controla su descomposición.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
biodegradable/ˌbaɪəʊdɪˈɡreɪdəbl/ 可生物降解 kě shēng wù jiàng jiě
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ 水解 shuǐ jiě
35.3

Consejos para el examen

  • Los polímeros de condensación (poliésteres, poliamidas) se forman con la pérdida de una molécula pequeña ($\text{H}_2\text{O}$ o HCl) —dibuje la unidad repetitiva y la molécula perdida.
  • Identifique los monómeros a partir del polímero rompiendo el enlace éster o amida —pregunta habitual.
  • Prediga el tipo a partir de los monómeros: un $\text{C}=\text{C}$ indica adición; dos grupos funcionales indican condensación.
  • Los poliésteres y las poliamidas son hidrolizables (más degradables); los polímeros de adición no lo son.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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