La camiseta de la Selecta y el césped sintético de una cancha de fútbol 5 en Santa Tecla son de poliéster. Una botella de gaseosa 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 calentás ácido tereftálico con etano-1.2-diol (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.
Practica★☆☆Sin empezar
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) Escribí 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) Escribí 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) Justificá por qué ambos monómeros deben ser bifuncionales para permitir el crecimiento indefinido de la cadena polimérica.
Las proteínas y el nylon 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 querés la masa molar de una cadena de $n$ unidades de repetición (cadena muy larga, sin contar los extremos): $M_{\text{polímero}} \approx n \cdot M_{\text{unidad}}$.
Cadenas finitas: contando monómeros y agua
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?
Practica★★☆Sin empezar
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, determiná el número exacto de moléculas de agua desprendidas durante la formación de este tetrámero y formulá 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, deducí la expresión general del número de moléculas de agua generadas en función de $n$.
Un $\alpha$-aminoácido $\mathrm{H_2N-CHR-COOH}$ es bifuncional: tiene un grupo amino y un grupo carboxilo. El $-\mathrm{COOH}$ de uno reacciona con el $-\mathrm{NH_2}$ del otro y se forma un enlace amida, que en las proteínas se llama enlace peptídico, con pérdida de agua.
Si se calienta una mezcla de aminoácidos distintos, se unen al azar: se obtienen cadenas de largo y secuencia variables, no una proteína con función. En la célula, el ARN mensajero dicta el orden.
Volvé al principio: el agua que se recoge al calentar ácido tereftálico con etano-1.2-diol 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! 1 ejercicios de nivel medio en este apartado