Ejercicios: Polimerización por condensación

En la síntesis de un poliéster lineal se hace reaccionar ácido etanodioico ($\mathrm{HOOC-COOH}$) con etano-1,2-diol ($\mathrm{HO-CH_2-CH_2-OH}$).

1. 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.
2. 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 $\mathrm{H_2N-CHR-COOH}$.

1. 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.
2. 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.

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 ($\mathrm{C_2H_6O_2}$, $M = 62,07\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$).

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.
2. 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 nailon 6,6 es una poliamida sintetizada industrialmente mediante la reacción de ácido hexanodioico ($\mathrm{HOOC-(CH_2)_4-COOH}$, $M = 146,14\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$) y hexano-1,6-diamina ($\mathrm{H_2N-(CH_2)_6-NH_2}$, $M = 116,21\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$).

1. a) Escribe la estructura de la unidad repetitiva del polímero en el límite de cadena larga y calcula su masa molar teórica sabiendo que $M(\mathrm{H_2O}) = 18,02\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.
2. b) Un reactor produce un oligómero lineal a partir de exactamente 10 moléculas de diácido y 10 moléculas de diamina con extremos terminales no ciclados ($-\mathrm{COOH}$ y $-\mathrm{NH_2}$). Calcula la masa molar exacta de dicho oligómero finito.

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.

1. a) Representa la fórmula semidesarrollada de la unidad repetitiva del PLA en una cadena polimérica lineal y calcula su masa molar considerando $M(\mathrm{H_2O}) = 18,02\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.
2. 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 $-\mathrm{OH}$).