DEFINICIONES

Polímeros
Son materiales de origen tanto natural como sintético, formados por moléculas de gran tamaño, conocidas como macromoléculas. Polímeros de origen natural son, por ejemplo, la celulosa, el caucho natural y las proteinas. Los poliésteres, poliamidas, poliacrilatos, poliuretanos,..etc, son familias o grupos de polímeros sintéticos con una composición química similar dentro de cada grupo. Macromolécula y polímero son términos equivalentes, el primero se utiliza para referirnos a propiedades relativas a la escala molecular mientras que el segundo se emplea más para referirnos al material y sus propiedades macroscópicas.

Plásticos
Son los materiales que resultan de mezclar uno o más polímeros con varios aditivos que mejoran sus propiedades. Pero el componente principal de un plástico, el que le da nombre y determina sus propiedades es el polímero. En sentido amplio, un plástico resulta de la mezcla de cualquier polímero con los aditivos que necesite. Pero en un sentido más riguroso y restrictivo, un plástico es un termoplástico, es decir, una mezcla de un polímero lineal con aditivos. Cuando el polímero es entrecruzado, en lugar del término plástico, se emplea el de resina o caucho sintético (elastómero) y también se emplean términos específicos para algunos otros materiales que aún empleando polímeros no entrecruzados, tienen un aspecto físico diferenciador como ocurre con las espumas (plásticos celulares), las fibras o los adhesivos y pinturas que se comercializan como líquidos aunque se empleen, como todos los polímeros, en estado sólido.

Monómero y Unidad Monomérica
Los monómeros son los compuestos de bajo peso molecular a partir de los cuales se obtienen los polímeros. La unidad monomérica es la unidad estructural o conjunto de átomos que se repite a lo largo de una macromolécula.

Distribución de pesos moleculares
Los polímeros no son especies químicas puras, porque no tienen un peso molecular, punto de fusión,...etc. definidos. Son mezclas de especies, cada una con un peso molecular determinado (Mi) y por lo tanto, para caracterizar una muestra de polímero no podemos determinar su peso molecular, sino su distribución de pesos moleculares: la proporción (generalmente en peso, wi) de cadenas de cada Mi  que forma la mezcla.

Pesos moleculares promedio
La distribución de pesos moleculares se obtiene por medio de la técnica SEC (size exclusion cromatography). Otras técnicas de caracterización proporcionan valores promedio del peso molecular:

PROMEDIO SÍMBOLO TÉCNICA DEFINICIÓN
En número Mn Osmometría
Viscoso Mv Viscosimetría Capilar
En peso Mw Difusión de luz
z, Tercer promedio Mz Ultracentrifugación y Difusión
z+1, Cuarto promedio Mz+1 Ultracentrifugación y Sedimentación

siendo Ni el número de macromoléculas de peso molecular Mi. Teniendo en cuenta que la fracción en peso de cada macromolécula es

los promedios en número y en peso se pueden calcular con las expresiones

Los promedios z y z+1 son los que menos se usan. El promedio viscoso se aproxima al promedio en número o al promedio en peso dependiendo del exponente a, que es el parámetro de la ecuación viscosimétrica de Mark-Houwink. La relación de valores de los distintos promedios es:

           Mn <  Mv   <  Mw  <   Mz  <  Mz+1

Índice de polidispersidad
Es el cociente entre el peso molecular promedio en peso y el promedio en número:

 

Es siempre mayor que 1 y caracteriza la anchura de la distribución de pesos moleculares. Cuando toma valores próximos a 1 (1<r<1,3), se dice que la muestra de polímero es monodispersa.

Grado de Polimerización
Es el número de veces que se repite la unidad monómerica en una cadena. Como en el caso del peso molecular no es un valor exacto sino un promedio: xn, xv, xw, xz o xz+1. Se calcula dividiendo el correspondiente promedio del peso molecular por el peso de la unidad monómerica (M0) que, conociendo la fórmula del polímero, se calcula como se explica en el apartado siguiente. Obviamente, el índice de polidispersidad se puede calcular también con los promedios del grado de polimerización como:

                                     r =  xw /  xn.

Fórmula y peso de la unidad monomérica
Veamos como calcular el peso de la unidad monomérica de algunos polímeros cuya fórmula Vd. debe conocer:

Poliestireno

Peso de la unidad monomérica del poliestireno = suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen = (nº de carbonos x masa atómica del carbono) + (nº de hidrógenos x masa atómica del hidrógeno) = (8 x 12,01) + (8 x 1,01) = 104,16 g/mol.

Por lo tanto, el grado de polimerización promedio en peso de una muestra de PS cuyo peso molecular es Mw = 5,4 106 g/mol, será:
xw = 5,4 106 / 104 = 5,2 104.

Polietileno

Peso de la unidad monomérica del polietileno = suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen = (nº de carbonos x masa atómica del carbono) + (nº de hidrógenos x masa atómica del hidrógeno) = (2 x 12,01) + (4 x 1,01) = 28,06 g/mol

Polimetacrilato de metilo y poliacrilato de metilo

                   

Policloruro de vinilo

Polietilentereftalato

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Nylon

Poliisobutileno, Poliisopreno y Polibutadieno