Polimerización

Química

Conceptos clave

Un polímero es una macromolécula formada por la unión repetida de monómeros; la clave es si se pierde o no algún átomo durante la unión.
Adición: monómero con $\text{C=C}$ ; el doble enlace se abre y los carbonos se enlazan — no se pierde ningún átomo, economía atómica = 100 %.
Condensación: monómeros bifuncionales; cada unión elimina $\text{H}_2\text{O}$ → economía atómica < 100 %.
La unidad repetitiva en adición = monómero sin el doble enlace (misma fórmula molecular).
La unidad repetitiva en condensación = suma de los dos monómeros menos la molécula eliminada.

$n;\text{CH}_2\text{=CHX} \rightarrow \left(-\text{CH}_2\text{-CHX}-\right)_n$

Polímeros clave y sus monómeros:
- Polietileno (PE): eteno $\text{CH}_2\text{=CH}_2$
- PVC: cloroeteno $\text{CH}_2\text{=CHCl}$
- Poliestireno (PS): estireno $\text{CH}_2\text{=CH-C}_6\text{H}_5$
Grado de polimerización: $n = M_{\text{polímero}} / M_{\text{unidad}}$

Monómeros bifuncionales con grupos complementarios: $\text{-COOH}$ + $\text{-OH}$ → poliéster (enlace $\text{-CO-O-}$ ); $\text{-COOH}$ + $\text{-NH}_2$ → poliamida (enlace $\text{-CO-NH-}$ ).
Cada unión forma un enlace covalente y expulsa $\text{H}_2\text{O}$ → AE < 100 %.
Ejemplos: PET (poliéster, ácido tereftálico + etilenglicol); nylon 6,6 (poliamida, ácido hexanodioico + hexano-1,6-diamina).
Los polímeros de condensación (con enlaces éster o amida) son más susceptibles a hidrólisis que los de adición.

$\text{AE} = \frac{M_{\text{unidad repetitiva}}}{M_{\text{reactivos totales}}} \times 100,%$

Adición: AE = 100 % (ningún subproducto).
Nylon 6,6: $M_{\text{unidad}} = 146 + 116 - 2(18) = 226\ \text{g/mol}$ ; AE $= 226/262 \times 100 = 86{,}3\ \%$ .

Problema: Una muestra de PVC tiene masa molar promedio $125\,000\ \text{g/mol}$ . La unidad repetitiva $\text{-CH}_2\text{-CHCl-}$ tiene $M = 62{,}5\ \text{g/mol}$ . Calcula el grado de polimerización.

$n = \frac{125,000}{62{,}5} = 2000$

Verificación de AE: monómero = cloroeteno ( $62{,}5\ \text{g/mol}$ ) = unidad repetitiva → AE = 100 % ✓ (polimerización de adición, no se pierde nada).

Error frecuente: escribir $\text{H}_2\text{O}$ como subproducto de la polimerización de adición — solo la condensación produce agua.
Error frecuente: dibujar la unidad repetitiva igual al monómero (con el doble enlace intacto) — en el polímero ese doble enlace ya se abrió y son dos enlaces sencillos.
Para identificar el tipo de polimerización: ¿el monómero tiene $\text{C=C}$ ? → adición; ¿tiene dos grupos funcionales complementarios y pierde $\text{H}_2\text{O}$ ? → condensación.
Para deducir el monómero de un polímero de adición: "reintroducir" el doble enlace entre los dos carbonos de la cadena principal.
La relación $M_{\text{polímero}} = n \times M_{\text{unidad}}$ aplica directamente en adición (unidad = monómero); en condensación hay que restar el agua antes de usar esta fórmula.

Conceptos clave

Un polímero es una macromolécula formada por la unión repetida de monómeros; la clave es si se pierde o no algún átomo durante la unión.
Adición: monómero con $\text{C=C}$ ; el doble enlace se abre y los carbonos se enlazan — no se pierde ningún átomo, economía atómica = 100 %.
Condensación: monómeros bifuncionales; cada unión elimina $\text{H}_2\text{O}$ → economía atómica < 100 %.
La unidad repetitiva en adición = monómero sin el doble enlace (misma fórmula molecular).
La unidad repetitiva en condensación = suma de los dos monómeros menos la molécula eliminada.

Polimerización de adición

$n;\text{CH}_2\text{=CHX} \rightarrow \left(-\text{CH}_2\text{-CHX}-\right)_n$

Polímeros clave y sus monómeros:
- Polietileno (PE): eteno $\text{CH}_2\text{=CH}_2$
- PVC: cloroeteno $\text{CH}_2\text{=CHCl}$
- Poliestireno (PS): estireno $\text{CH}_2\text{=CH-C}_6\text{H}_5$
Grado de polimerización: $n = M_{\text{polímero}} / M_{\text{unidad}}$

Polimerización de condensación

Monómeros bifuncionales con grupos complementarios: $\text{-COOH}$ + $\text{-OH}$ → poliéster (enlace $\text{-CO-O-}$ ); $\text{-COOH}$ + $\text{-NH}_2$ → poliamida (enlace $\text{-CO-NH-}$ ).
Cada unión forma un enlace covalente y expulsa $\text{H}_2\text{O}$ → AE < 100 %.
Ejemplos: PET (poliéster, ácido tereftálico + etilenglicol); nylon 6,6 (poliamida, ácido hexanodioico + hexano-1,6-diamina).
Los polímeros de condensación (con enlaces éster o amida) son más susceptibles a hidrólisis que los de adición.

Economía atómica (AE)

$\text{AE} = \frac{M_{\text{unidad repetitiva}}}{M_{\text{reactivos totales}}} \times 100,%$

Adición: AE = 100 % (ningún subproducto).
Nylon 6,6: $M_{\text{unidad}} = 146 + 116 - 2(18) = 226\ \text{g/mol}$ ; AE $= 226/262 \times 100 = 86{,}3\ \%$ .

Ejemplo resuelto

Problema: Una muestra de PVC tiene masa molar promedio $125\,000\ \text{g/mol}$ . La unidad repetitiva $\text{-CH}_2\text{-CHCl-}$ tiene $M = 62{,}5\ \text{g/mol}$ . Calcula el grado de polimerización.

$n = \frac{125,000}{62{,}5} = 2000$

Verificación de AE: monómero = cloroeteno ( $62{,}5\ \text{g/mol}$ ) = unidad repetitiva → AE = 100 % ✓ (polimerización de adición, no se pierde nada).

En el examen IB

Error frecuente: escribir $\text{H}_2\text{O}$ como subproducto de la polimerización de adición — solo la condensación produce agua.
Error frecuente: dibujar la unidad repetitiva igual al monómero (con el doble enlace intacto) — en el polímero ese doble enlace ya se abrió y son dos enlaces sencillos.
Para identificar el tipo de polimerización: ¿el monómero tiene $\text{C=C}$ ? → adición; ¿tiene dos grupos funcionales complementarios y pierde $\text{H}_2\text{O}$ ? → condensación.
Para deducir el monómero de un polímero de adición: "reintroducir" el doble enlace entre los dos carbonos de la cadena principal.
La relación $M_{\text{polímero}} = n \times M_{\text{unidad}}$ aplica directamente en adición (unidad = monómero); en condensación hay que restar el agua antes de usar esta fórmula.