Estructura, propiedades y aplicaciones de los polímeros
Una bolsa plástica del mercado se ablanda y se puede volver a fundir; el mango de baquelita de una olla no se derrite aunque lo acerques a la llama. Los dos materiales están hechos de cadenas de carbono, y sin embargo se comportan de forma muy distinta. La diferencia no está en los átomos, sino en cómo se organizan las cadenas: rectas o ramificadas, sueltas o entrecruzadas, ordenadas o desordenadas. Esa arquitectura decide si un material sirve para una tubería, una llanta o una botella PET.
Cadenas y entrecruzamiento
El polietileno puede sintetizarse con diferente grado de ramificación en sus cadenas macromoleculares, dando lugar al polietileno de alta densidad ($\mathrm{PEAD}$,…
El polietileno puede sintetizarse con diferente grado de ramificación en sus cadenas macromoleculares, dando lugar al polietileno de alta densidad ($\mathrm{PEAD}$, densidad $0{,}95\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$, temperatura de fusión $132\,{^\circ}\text{C}$) y al polietileno de baja densidad ($\mathrm{PEBD}$, densidad $0{,}92\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$, temperatura de fusión $110\,{^\circ}\text{C}$).
- a) Justifica la diferencia de densidad observada entre ambos materiales en función de la estructura espacial de sus cadenas.
- b) Explica razonadamente por qué el $\mathrm{PEAD}$ presenta una temperatura de fusión significativamente superior a la del $\mathrm{PEBD}$.
Termoplásticos, termoestables y elastómeros
Un vaso desechable se derrite con una llama suave, el mango de baquelita resiste sin fundirse y la llanta de un micro jamás se licúa. ¿Por qué unos polímeros se pueden moldear una y otra vez y otros nunca fluyen?
El caucho natural está constituido principalmente por poli($\text{cis}$-$1{,}4$-isopreno). En estado crudo puede sufrir fluencia irreversible al calentarse y cambiar sus…
El caucho natural está constituido principalmente por poli($\text{cis}$-$1{,}4$-isopreno). En estado crudo puede sufrir fluencia irreversible al calentarse y cambiar sus propiedades al enfriarse; esos cambios dependen de la temperatura, el tiempo y la cristalinidad. Para estabilizar sus propiedades mecánicas frente a variaciones térmicas se somete a un proceso de vulcanización con azufre.
- a) Describe la modificación estructural que experimenta el material tras la reacción con azufre a nivel de enlaces intercatenarios.
- b) Explica por qué el caucho vulcanizado conserva su elasticidad tras ser deformado y no fluye irreversiblemente al calentarse a $100\,{^\circ}\text{C}$.
Biobasado y biodegradable
Hoy se habla mucho de «plásticos de caña» o «plásticos verdes», hechos con la caña de los ingenios de la zafra cruceña. Pero ¿un plástico hecho de caña de azúcar se descompone solo en el ambiente? Las bolsas y botellas PET que llegan a los ríos y al lago Titicaca hacen que la pregunta importe.
| Polímero | Origen de los monómeros | ¿Biodegradable? |
|---|---|---|
| Bio-PET (etanol de caña) | Vegetal | No: misma estructura que el PET |
| Bio-polietileno | Vegetal | No: cadenas de C–C muy estables |
| PBAT | Petroquímico | Sí: tiene enlaces éster hidrolizables |
| PLA | Vegetal (almidón, caña) | Sí, en condiciones controladas |
En el ámbito de la química de materiales sostenibles suele existir confusión entre los términos «biobasado» y «biodegradable». Considera dos polímeros comerciales: el…
En el ámbito de la química de materiales sostenibles suele existir confusión entre los términos «biobasado» y «biodegradable». Considera dos polímeros comerciales: el poli(tereftalato de etileno) sintetizado a partir de bioetanol de caña de azúcar ($\mathrm{bio\text{-}PET}$) y el poli(butileno adipato-co-tereftalato) de origen petroquímico ($\mathrm{PBAT}$).
- a) Explica por qué el origen de los monómeros de un polímero no garantiza su biodegradabilidad en el medio ambiente, aplicando el concepto a la estructura del $\mathrm{bio\text{-}PET}$.
- b) Justifica si un polímero de síntesis íntegramente petroquímica, como el $\mathrm{PBAT}$, puede ser clasificado legítimamente como biodegradable.
Vuelve al principio: la bolsa plástica se refunde porque es un termoplástico de cadenas independientes, mientras que la baquelita se carboniza sin fundir porque es un termoestable entrecruzado. La llanta usa la elasticidad del caucho vulcanizado.