viernes, 30 de noviembre de 2007

MOLÉCULAS GIGANTES


HISTORIA DE LA PELOTA DE FÚTBOL, 4º Parte

A comienzos del siglo XX se había comprobado que ciertas sustancias que tenían proporciones similares de carbono e hidrógeno diferían apreciablemente en sus propiedades, siendo la temperatura de fusión una de las más variables. Se comenzó a especular que las relaciones entre los átomos de esas moléculas eran más complejas que las postuladas a la fecha. En 1920, el químico alemán H. Staudinger postuló la existencia de moléculas de cadena larga (macromoléculas) conformadas por una secuencia repetida de átomos. La reacción de polimerización implicaba la creación de una cadena muy larga a través de la unión de monómeros para obtener el polímero.

La mayoría de los polímeros están constituidos por hidrocarburos, donde el carbono es la “columna vertebral” de la molécula y los átomos de hidrógeno están ligados a la misma; la estructura polimérica más sencilla es el polietileno.

Otros polímeros que sólo contienen carbono e hidrógeno son el polipropileno, polibutileno, poliestireno y polimetilpenteno. Hay otros elementos químicos que pueden estar presentes en la estructura molecular de los polímeros: oxígeno, nitrógeno, silicio, azufre, fósforo, cloro y flúor. El caucho vulcanizado contiene azufre; el nylon tiene oxígeno y nitrógeno; los poliéster y policarbonatos poseen oxígeno; el teflón contiene flúor y el policloruro de vinilo (PVC) contiene cloro. Existe un conjunto de sustancias denominadas polímeros inorgánicos cuya columna vertebral está constituida por silicio o silicio-oxígeno; el polímero inorgánico más “popular” tiene el nombre comercial de Silly Putty.

El caucho natural es un polímero de un dieno, el isopreno (2–metil–1,3–butadieno) y se presenta en forma de cadenas de polímeros enrollados y enredados en una estructura de red. Estas cadenas de macromoléculas se “acomodan” en forma aleatoria y desordenada como los tallarines en un plato (polímeros amorfos). Es una estructura flexible, de forma tal que cuando se tensiona al material (se infla un globo o se estira una banda de caucho) la cadena de polímeros que está orientada en forma aleatoria experimenta la rotación de sus enlaces y se alarga y extiende en la dirección de la tensión. Como las cadenas entrecruzadas no pueden deslizarse irreversiblemente una sobre las otras, el material vuelve a su estado original cuando desaparece la tensión.

Existe una importante variedad de cauchos sintéticos basados en la polimerización del 1,3-butadieno (H2C=CHCH=CH2), o de homólogos (isopreno ~ 2–metil–1,3–butadieno) o de derivados (cloropreno ~ 2–cloro–1,3–butadieno). El más importante es el caucho sintético SBR, un copolímero del butadieno (75%) y estireno (25%) utilizado en la fabricación de neumáticos, adhesivos, calzados, recubrimientos de pisos y otros bienes de consumo. El caucho BR se obtiene a partir de la polimerización del butadieno y el Neopreno, utilizado en los trajes de buceo, a partir de la polimerización del cloropreno. También disponemos del caucho etileno/propileno, los poliuretanos AU y EU y los poliacrílicos ACM, entre otros cauchos sintéticos.

Se habían obtenido sintéticamente polímeros del isopreno con la misma cadena no saturada (menor cantidad de hidrógenos debido a los dobles enlaces) y el mismo sustituyente (el grupo metilo CH3). Sin embargo, su estereoquímica, la orientación espacial de los átomos en las moléculas, era diferente: mientras que el caucho natural tenía una configuración cis en casi todos sus dobles enlaces, el material de síntesis era una mezcla de cis y trans. Es necesario tener en cuenta que los compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo orden pero que difieren en su orientación tridimensional se denominan estereoisómeros y para diferenciarlos se utilizan los prefijos cis (proviene del latín y significa “del mismo lado”) y trans (también del latín y significa “a través”).


Recién en 1955 con la incorporación del catalizador de Ziegler-Natta se pudo lograr la polimerización estéreoselectiva del isopreno y obtener un producto sintético virtualmente idéntico al caucho natural. Recordemos que los catalizadores son sustancias que intervienen en una reacción química sin ser reactivos ni productos, y cuya finalidad es habitualmente la de acelerar la velocidad de la reacción.

1 comentario:

gabriel dijo...

Felicitaciones por los primeros 5000 lectores!!!!!