2q 09 quimica organica(macromoleculas)

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  • 1. MACROMOLÉCULAS Unidad 09 (cont.) 1
  • 2. 2 Contenidos (1).1.– Tipos de polímeros según su procedencia, composición, estructura y comportamiento frente al calor.2.– Copolimeización3.– Tipos de polímerización: 3.1. Adición. 3.2. Condensación.4.– Principales polímeros de adición: (Polietileno, PVC, poliestireno…) 2
  • 3. 3 Contenidos (2).5.– Estructura molecular de los polímeros . 4.1. Polímerización cis-trans. Caucho. 3.2. Estereopolimerización.6.– Tipos de polímeros de condensación: (politelienglicol, siliconas, baquelita, poliésteres, poliamidas (Nailon).7.– Biopolímeros (Carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos. 3
  • 4. 4 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: • Artificiales: – Caucho – Plásticos – Polisacáridos. – Fibras textiles • Almidón. sintéticas • Celulosa. – Poliuretano – Proteínas. – Baquelita – Ácidos nucleicos 5
  • 6. 6 Tipos de polímeros• Según su composición: • Por su comportamiento – Homopolímeros ante el calor: Un sólo monómero – Termoplásticos – Copolímeros Se reblandecen al calentar Dos o más monómeros y recuperan sus• Según su estructura: propiedades al enfriar. – Lineales – Termoestables – Ramificados Se endurecen al ser enfriados de nuevo por Si algún monómero se puede formar nuevos enlaces. unir por tres o más sitios. 6
  • 7. 7 Polímeros según su naturaleza POLÍMEROS NATURALES SINTÉTICOS(Celulosa, almidón) FIBRAS ELASTÓMEROS PLÁSTICOS (Naylon, tergal) (Neopreno)TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES (Polietileno) (Baquelita) 7
  • 8. 8 Propiedades de los polímeros sintéticos.• Plásticos. – 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: CH2=CHCl + catalizador ·CH2–CHCl·• Propagación o crecimiento: 2 ·CH2–CHCl· ·CH2–CHCl–CH2–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 • POLÍMEROS – Eteno – Polietileno – Propeno – Polipropileno – cloroeteno – policloruro de vinilo – tetraflúoreteno – teflón – propenonitrilo – poliacrilonitrilo – butadieno – polibutadieno – fenileteno – poliestireno – metacrilato de metilo – polimetilmetacrilato – 2-clorobutadieno – neopreno 12
  • 12. 13 Estructura y usos de algunos polímeros de adición (1)MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALESCH2=CH2 –CH2–CH2–CH2–CH2– Bolsas, botellas, juguetes... etileno polietilenoCH2=CH–CH3 –CH2–CH–CH2–CH– Películas, útiles de cocina, | | CH3 CH3 aislante eléctrico... propileno polipropileno CH2=CHCl –CH2–CHCl–CH2–CHCl– Ventanas, sillas, aislantes. cloruro de vinilo policloruro de vinilo CH2=CH –CH2–CH–CH2–CH– Juguetes, embalajes estireno aislante térmico y acústico. 13
  • 13. 14 Estructura y usos de algunos polímeros de adición (2)MONÓMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALES CF2=CF2 –CF2–CF2–CF2–CF2– Antiadherente, aislante...tetraflúoretileno PTFE (teflón) CH2=CCl–CH=CH2 –CH2–CCl=CH–CH2– Aislante térmico,2-clorobutadieno cloropreno o neopreno neumáticos...CH2=CH–CN –CH2–CH–CH2–CH– Tapicerías, alfombras | | CN CN tejidos...acrilonitrilo poliacrilonitrilo CH3 CH3 CH3 Muebles, lentes y equipos | | |CH2=C–COOCH3 –CH2–C—CH2—C— ópticos | | COOCH3 COOCH3 14
  • 14. 15Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tiene una masa molecular media aproximada de 10000 UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra? • CH2=CH–CH=CH2 ·CH2–CH=CH–CH2· ·CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH=CH–CH2· • Masa molecular monómero: 4·12 + 6·1 = 54 UMA n = 10000/54 = 185 15
  • 15. 16 Polimerización cis–transMonómero: CH3 metil 1,3 butadieno | CH2=C–CH=CH2 (isopreno) ⇓Polímero: CH3 H CH3 H CH3 H / / / C=C C=C C=C / / / –CH2 CH2–CH2 CH2–CH2 CH2– 16 Cis–isopreno (caucho natural)
  • 16. 17 Polimerización cis–trans CH3 | CH2=C–CH=CH2 metil 1,3 butadieno (isopreno) ⇓–CH2 H / C=C / CH3 CH2–CH2 H / C=C / CH3 CH2–CH2 H / C=C / 17 Trans–isopreno CH CH –
  • 17. 18 Polímerización estereoespecífica. CH 3 H CH 3 CH 3 H H H CH 3 Atáctica Atáctica H CH 3 H H CH 3 CH 3 CH 3 H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Isotáctica Isotáctica H H H H H H H H Uso de estereocatalizadores (TiCl4) CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 HSindiotácticaSindiotáctica H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 18
  • 18. 19 Principales polímeros de condensación.• Homopolímeros: – Polietilenglicol – Siliconas.• Copolímeros: – Baquelitas. – Poliésteres. – Poliamidas. 19
  • 19. 20 Polímeros de condensación: Polietilenglicol.• Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose puentes de oxígeno.• CH2OH–CH2OH etanodiol (etilenglicol) ⇓• CH2OH–CH2–O–CH2–CH2OH + H2O ⇓• ...–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O... 20
  • 20. 21 Polímeros de condensación: Siliconas• Proceden de monómeros del tipo R2Si(OH)2• Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter hidrofóbico. © Ed. Santillana. 21 Química 2º Bachillerato.
  • 21. 22 Polímeros de condensación: La baquelita• Se produce por copolimerización por condensación del fenol y el metanal.• Se utiliza como cubierta en diferentes electrodomésticos, como televisores...OH OH OH + CH2OH H + HCHO + CH2OH 22
  • 22. 23 Polímeros de condensación: La baquelita OH H2 OHOH OH OH CH 2 C CH 2 H2 H2 C C CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 H2 OH OH 23
  • 23. 24 Copolímeros de condensación: 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. 25 Copolímeros de condensación: 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 25© Ed Santillana. Química 2º Bach
  • 25. 26 Cuestión CuestiónSelectividad Selectividad Ejemplo: La siguientes reacciones son las de (Junio 94) (Junio 94) 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. ...CH2= CH2 + CH2= CH2... → –CH2–CH2–CH2–CH2– II. HOCH2 –CH2OH +HOOC– –COOH → H2O + –CH2–CH2–OOC– –COO–CH2–CH2–OOC– –COO– III. CH2 =CCl–CH=CH2 + CH2=CCl–CH=CH2 + ... → 26 ... –CH2–CCl=CH–CH2–CH2–CCl=CH–CH2– ...
  • 26. Cuestión Cuestión 27Selectividad Selectividad (Junio 94) (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 enlaces que le dan consistencia al polímero. 27
  • 27. Cuestión 28 CuestiónSelectividad Selectividad (Junio 97) Ejercicio: Dadas las siguientes estructuras (Junio 97) poliméricas: policloruro de vinilo; teflón (tetrafluoretileno); cloropreno (neopreno); silicona y poliéster. (–CH2–CH–)n; (–CH2–C=CH–CH2–)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
  • 28. 29 Solución b) Tuberíasa) I = policloruro de vinilo (termoplástico) neumáticos II = cloropreno (elastómero) tejidos III = poliéster c) sellador antihumedad IV = silicona recubrimientos V = teflón. antiadherentes 29
  • 29. 30 Polímeros naturales• Caucho.• 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
  • 30. 31 Polisacáridos.• Condensación de α glucosa (almidón)• Condensación de β glucosa (celulosa) © Ed Santillana. Química 2º Bach. 31
  • 31. 32 Polipéptidos (proteínas) Estructura βEstructura α © Ed Santillana. Química 2º Bach. 32
  • 32. 33 Estructura de un 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. 34 Estructura del ADN.• Citosina (C) Guanina (G)• Adenina (A) Timina (T) © Ed Santillana. Química 2º Bach. 34