Ejercicios: Polimerización por adición

El eteno ($\mathrm{CH_2=CH_2}$) es la materia prima fundamental para la producción industrial de polietileno mediante polimerización por adición radicálica o catalítica.

1. a) Escribí la ecuación química general del proceso de polimerización utilizando la notación con corchetes para la unidad repetitiva e indicando el significado del subíndice $n$.
2. b) Justificá por qué la masa molecular de la unidad de repetición coincide exactamente con la del monómero de partida, explicando si este tipo de polimerización genera algún subproducto como agua o cloruro de hidrógeno.

El cloroeteno (comúnmente denominado cloruro de vinilo) se polimeriza para dar lugar al poli(cloruro de vinilo) (PVC), un material de gran relevancia técnica en cañerías y perfiles.

1. a) Escribí mediante fórmulas semidesarrolladas la molécula de cloroeteno y la unidad de repetición del poli(cloruro de vinilo).
2. b) Razoná si la presencia del sustituyente cloro en la cadena carbonada afecta a la masa molecular de la unidad respecto al monómero y explicá por qué no se debe generalizar que todos los polímeros vinílicos tengan idéntica flexibilidad o rigidez mecánica a temperatura ambiente.

El politetrafluoroeteno (PTFE) es un polímero de adición conocido por su extraordinaria inercia química y antiadherencia.

1. a) Escribí la fórmula del monómero tetrafluoroeteno y de la unidad constituyente de repetición del politetrafluoroeteno.
2. b) Indicá razonadamente si el enlace presente en el monómero que permite la polimerización se mantiene en el polímero resultante y justificá por qué los átomos de flúor confieren una gran estabilidad química frente a ácidos y oxidantes fuertes sin que esto implique necesariamente alta dureza mecánica.

En la caracterización estructural de polímeros sintéticos lineales, es fundamental correlacionar la secuencia de átomos de la cadena con el monómero del cuál procede. A continuación se ilustra un fragmento representativo de una cadena lineal de polietileno libre de ramificaciones

1. a) A partir del fragmento observado, identificá y dibujá la fórmula semidesarrollada de la unidad de repetición correspondiente a la incorporación de una molécula de eteno y la del monómero precursor correspondiente.
2. b) Si un lote industrial de este polímero presenta una masa molar media de $M = 84\,150\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, calculá el grado de polimerización medio $n$, justificando la aproximación de despreciar la masa de los grupos terminales.

Datos: Masas molares atómicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

El polipropileno se obtiene industrialmente mediante la adición sucesiva de propeno utilizando catalizadores estereoespecíficos de Ziegler-Natta.

1. a) Escribí la reacción de polimerización del propeno, mostrando la fórmula semidesarrollada del monómero y la de la unidad de repetición del polipropileno.
2. b) Un polipropileno comercial isotáctico tiene un grado de polimerización medio $n = 3\,500$. Determiná la masa molar media del polímero despreciando los grupos terminales. Si, en un modelo de balance de masas, los dos extremos de una cadena con ese mismo número de unidades fueran grupos fenilo enlazados ($\mathrm{-C_6H_5}$, masa molar $77{,}10\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$ cada uno), calculá el error porcentual que se cometería al omitir dichos grupos terminales en la masa molar calculada.

Datos: Masas molares atómicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Se analiza una muestra de policloroeteno (PVC) en un laboratorio de control de calidad.

1. a) Si la masa molar media determinada experimentalmente para la muestra es de $175\,000\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, calculá el grado de polimerización medio $n$, despreciando los extremos de cadena.
2. b) Determiná el porcentaje teórico en masa de cloro en la unidad de repetición del PVC puro. Si el análisis elemental del lote revela un porcentaje real de cloro del $54{,}50\,\%$, razoná si ese único dato permite distinguir entre degradación con pérdida de cloruro de hidrógeno y presencia de unidades derivadas de eteno en la cadena, y proponé una prueba adicional para diferenciarlas.

Datos: Masas molares atómicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{Cl}) = 35{,}45\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.