La camiseta de un equipo de pelota y la tela de una jaba reutilizable pueden ser de poliéster. Un pomo de refresco es de PET, que también es un poliéster. Ninguno se forma abriendo un doble enlace como el polietileno: nacen de dos monómeros distintos que se unen y sueltan, en cada unión, una molécula pequeña, casi siempre agua. Por eso las cuentas cambian: hay que seguir el rastro de lo que se pierde, no solo de lo que se encadena.
Unión con pérdida de una molécula pequeña
Si calientas ácido tereftálico con etanodiol (etilenglicol) en un recipiente abierto, la masa total disminuye, se recoge un destilado incoloro que es agua y el líquido residual se vuelve cada vez más espeso hasta formar PET. ¿De dónde sale esa agua si partías de reactivos puros y secos?
El agua sale de los propios grupos funcionales: el $-\mathrm{OH}$ del ácido y el $\mathrm{H}$ del alcohol (o de la amina) se combinan para formar $\mathrm{H_2O}$. Es la misma esterificación que viste en reacciones orgánicas, repetida muchas veces.
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En la síntesis de un poliéster lineal se hace reaccionar ácido etanodioico ($\mathrm{HOOC-COOH}$) con etano-1,2-diol ($\mathrm{HO-CH_2-CH_2-OH}$). a) Escribe la ecuación…
En la síntesis de un poliéster lineal se hace reaccionar ácido etanodioico ($\mathrm{HOOC-COOH}$) con etano-1,2-diol ($\mathrm{HO-CH_2-CH_2-OH}$).
a) Escribe la ecuación química balanceada correspondiente a la formación del dímero lineal más simple formado por una molécula de cada reactivo, identificando el nuevo grupo funcional formado y el subproducto eliminado.
b) Justifica por qué ambos monómeros deben ser bifuncionales para permitir el crecimiento indefinido de la cadena polimérica.
Las proteínas son biopolímeros naturales cuyo balance formal de formación corresponde a la condensación de $\alpha$-aminoácidos de fórmula general…
Las proteínas son biopolímeros naturales cuyo balance formal de formación corresponde a la condensación de $\alpha$-aminoácidos de fórmula general $\mathrm{H_2N-CHR-COOH}$.
a) Explica la naturaleza del enlace que une a los monómeros y escribe la reacción química general de condensación entre dos moléculas de glicina ($\mathrm{H_2N-CH_2-COOH}$), indicando la molécula que se desprende.
b) Razona por qué no es posible sintetizar químicamente en el laboratorio una proteína celular compleja con secuencia específica mediante una simple mezcla térmica de sus monómeros en solución.
Las proteínas y el nailon son poliamidas; el PET y el PLA, poliésteres. En todos, la cadena larga se describe con su unidad de repetición, el fragmento que se repite $n$ veces: $[\ \cdots\ ]_n$.
Cuando el monómero es hidroxiácido (como el ácido láctico, con un $-\mathrm{OH}$ y un $-\mathrm{COOH}$ en la misma molécula), cada monómero aporta un solo bloque a la cadena y pierde una molécula de agua por unidad: $M_{\text{unidad}} = M_{\text{monómero}} - M(\mathrm{H_2O})$. Para el ácido láctico: $90{,}08 - 18{,}02 = 72{,}06\ \mathrm{g/mol}$.
Si quieres la masa molar de una cadena de $n$ unidades de repetición (cadena muy larga, sin contar los extremos): $M_{\text{polímero}} \approx n \cdot M_{\text{unidad}}$.
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El poli(tereftalato de etileno), conocido comercialmente como PET, es un poliéster sintetizado por condensación a partir de ácido benceno-1,4-dicarboxílico (ácido…
El poli(tereftalato de etileno), conocido comercialmente como PET, es un poliéster sintetizado por condensación a partir de ácido benceno-1,4-dicarboxílico (ácido tereftálico, $\mathrm{C_8H_6O_4}$, $M = 166,13\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$) y etano-1,2-diol ($\mathrm{C_2H_6O_2}$, $M = 62,07\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$).
a) Deduce la fórmula de la unidad de repetición correspondiente a un par diácido/diol del polímero en el límite de cadena muy larga.
b) Calcula la masa molar de dicha unidad repetitiva sabiendo que en cada ciclo de incorporación de un par diácido/diol se eliminan dos moléculas de agua ($\mathrm{H_2O}$, $M = 18,02\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$).
El ácido poli(láctico) (PLA) es un poliéster biodegradable que puede obtenerse por autocondensación del ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico,…
El ácido poli(láctico) (PLA) es un poliéster biodegradable que puede obtenerse por autocondensación del ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico, $\mathrm{CH_3-CH(OH)-COOH}$, $M = 90,08\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$), un monómero hidroxicarboxílico bifuncional.
a) Representa la fórmula semidesarrollada de la unidad repetitiva del PLA en una cadena polimérica lineal y calcula su masa molar considerando $M(\mathrm{H_2O}) = 18,02\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.
b) Se polimeriza una muestra homogénea que da lugar a cadenas lineales formadas por 150 unidades monoméricas de ácido láctico. Calcula la masa molar exacta de estas cadenas considerando los extremos terminales intactos ($-\mathrm{H}$ y $-\mathrm{OH}$).
Al unir 2 monómeros se libera 1 molécula de agua; con 3, se liberan 2; con 4, 3. ¿Por qué el agua desprendida es siempre una unidad menos que el número de piezas?
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La condensación por etapas entre monómeros bifuncionales genera oligómeros antes de alcanzar masas moleculares elevadas. El siguiente esquema ilustra la formación de un…
La condensación por etapas entre monómeros bifuncionales genera oligómeros antes de alcanzar masas moleculares elevadas. El siguiente esquema ilustra la formación de un oligómero lineal a partir de dos moléculas de un ácido dicarboxílico $\mathrm{HOOC-R_1-COOH}$ y dos moléculas de un diol $\mathrm{HO-R_2-OH}$ alternadas:
a) A partir del diagrama lineal de 4 bloques monoméricos conectados, determina el número exacto de moléculas de agua desprendidas durante la formación de este tetrámero y formula los grupos funcionales que quedan libres en cada extremo de la cadena.
b) Si una cadena lineal abierta se forma mediante la policondensación estricta de $n$ moléculas de diácido y $n$ moléculas de diol sin sufrir ciclaciones, deduce la expresión general del número de moléculas de agua generadas en función de $n$.
El ácido poli(láctico) (PLA) es un poliéster biodegradable que puede obtenerse por autocondensación del ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico,…
El ácido poli(láctico) (PLA) es un poliéster biodegradable que puede obtenerse por autocondensación del ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico, $\mathrm{CH_3-CH(OH)-COOH}$, $M = 90,08\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$), un monómero hidroxicarboxílico bifuncional.
a) Representa la fórmula semidesarrollada de la unidad repetitiva del PLA en una cadena polimérica lineal y calcula su masa molar considerando $M(\mathrm{H_2O}) = 18,02\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.
b) Se polimeriza una muestra homogénea que da lugar a cadenas lineales formadas por 150 unidades monoméricas de ácido láctico. Calcula la masa molar exacta de estas cadenas considerando los extremos terminales intactos ($-\mathrm{H}$ y $-\mathrm{OH}$).
Vuelve al principio: el agua que se recoge al calentar ácido tereftálico con etanodiol sale de los grupos funcionales que se unen. Por eso la masa del PET es la suma de los monómeros menos $18{,}02\ \mathrm{g/mol}$ por cada enlace formado.
Resumen
¡A practicar! 2 ejercicios de nivel medio en este apartado