¿Qué es un polímero? Definición, polimerización y ejemplos

Un polímero es un compuesto químico cuyas moléculas están formadas por cadenas en las que se repite una unidad básica. Esta unidad que se repite se denomina monómero.

Vamos a explicar el concepto de polímero, qué tipos hay, cómo se forman y cuáles son sus propiedades más importantes.

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros se definen como macromoléculas que se obtienen por la unión de una o más moléculas pequeñas repetidas a lo largo de una cadena. La unidad que se repite en el polímero es el monómero y la reacción por la que se forman es la reacción de polimerización.

Los polímeros pueden ser inorgánicos, por ejemplo el vidrio, pero la mayoría de polímeros de interés industrial son compuestos orgánicos formados por hidrocarburos asociados a diferentes elementos, es decir, moléculas formadas por cadenas de átomos de carbono a los que se unen otros elementos.

Propiedades generales de los polímeros

Cada polímero tiene unas propiedades determinadas. Conociendo las propiedades requeridas de un material para un uso en particular, puede escogerse un polímero u otro, incluso puede diseñarse la síntesis en laboratorio de un nuevo polímero buscando dichas propiedades específicas.

Es común asociar a los polímeros con propiedades elásticas pero en realidad las propiedades de los polímeros son muchos más amplias y no todos los polímeros presentan elasticidad.

Además, en función del uso final se elegirá un polímero en concreto atendiendo a sus propiedades. Entre las propiedades más buscadas de los polímeros destacan:

• Elasticidad
• Reflectante
• Resistencia
• Dureza
• Fragilidad
• Opacidad, transparencia o translucidez
• Maleabilidad
• Aislante
• Otras características y propiedades

Clasificación

Un mito común relacionado con los polímeros es su asociación a la química de laboratorio pero esto no es real. Existen innumerables polímeros naturales, por ejemplo, muchas proteínas son polímeros formados por cadenas de aminoácidos.

Otro ejemplo de polímero natural es el caucho, un material utilizado desde hace miles de años y formado por polimerización natural.

Por supuesto, la química moderna ha hecho posible sintetizar de forma artificial en laboratorio muchos polímeros para satisfacer necesidades concretas, por ejemplo el teflón.

En la actualidad existen muchísimos polímeros que se clasifican en función de diferentes criterios.

En función de su origen:

• Polímeros naturales
• Polímeros artificiales
• Polímeros sintéticos

En función del número de monómeros:

• Homopolímero
• Copolímero

En función de las propiedades del polímero, se pueden distinguir tres tipos generales de polímeros:

• Termoplásticos
• Elastómeros
• Termoestables

Polimerización

Un polímero está formado por la unión repetida de moléculas un mismo monómero para formar una cadena larga. La unión de estos monómeros es el proceso de polimerización. Existen varios métodos de polimerización: polimerización de crecimiento en cadena y polimerización por crecimiento en etapas.

• Polimerización de crecimiento en cadena: los monómeros se unen a la cadena de uno en uno. Así, se pasa de monómero a dímero (dos monómeros unidos), luego a trímeros, luego a tetrámeros, etc.
• Polimerización de crecimiento en etapas: en este caso la formación del polímero es similar al anterior método pero los monómeros pueden unirse de formas diferentes. Por ejemplo, un dímero se podría unir a otro dímero para formar un tetrámero. En otras palabras, es posible la unión de oligómeros (cadenas cortas de monómeros) entre sí y con otros monómeros. Incluso una cadena larga en formación puede reaccionar con otra cadena larga para formar una cadena aún más larga. El proceso de polimerización es mucho más rápido pues en la polimerización de crecimiento en cadena únicamente un monómero puede reaccionar con una cadena en formación para que vaya creciendo. Elegir un método u otro dependerá de las características físico-químicas de las moléculas y de la tecnología disponible.

Además, la polimerización puede ser:

• Por adición: una polimerización será por adición si el monómero no pierde ningún átomo cuándo se une a la cadena en formación. Es decir, la composición del polímero es igual a la suma de la composición de cada uno de los monómeros, de ahí el nombre de adición. Cómo resultado de la reacción de polimerización por adición no se generan subproductos.
• Por condensación: si en el proceso de polimeración el monómero pierde átomos respecto a su estado anterior. Para que el monómero se una a la cadena es frecuente que tenga que perder algunos átomos, por lo general en forma de pequeñas moléculas como puede ser H₂O. Se genera, por tanto, subproductos de la reacción y el polímero resultante no tiene una composición igual a la suma de la composición de los monómeros.

Por lo general, las características moleculares de la cadena de polímero suelen trasladarse a las características macro. Por ejemplo, si las moléculas de la cadena presentan elasticidad, es muy probable que el polímero resultante tenga propiedades elásticas. De igual modo, si los monómeros se unen entre sí mediante enlaces muy fuertes será de esperar que el polímero sean bastante resistente.

La polimerización es en la práctica un proceso que puede ser muy complejo y se escapa a la profundidad de este artículo qué solo pretende explicar qué es un polímero.

Ejemplo de polimerización:

Polímeros con enlaces cruzados

La mayoría de polímeros no presentan enlaces cruzados entre cadenas salvo interacciones moleculares no covalentes (no hay unión átomo-átomo entre distintas cadenas de polímero).

Esto significa que las cadenas de polímero pueden ser separadas y ser utilizadas de nuevo, lo que hace posible que se puedan reciclar con cierta facilidad.

Por ejemplo, las típicas botellas de plástico de refresco se funden y se puede utilizar para fabricar nuevas botellas o para fabricar cualquier otro producto en el que se necesite este plástico, y tan sólo se necesita aplicar un poco de calor. A estos plásticos se les conocen comúnmente como termoplásticos ya que su plasticidad aumenta notablemente con un poco de calor.

Los polímeros con enlaces cruzados presentan enlaces covalentes entre distintas cadenas de polímero y son difíciles de volver a formar una vez que se hayan roto.

Como desventaja es evidente que no se pueden reutilizar con tanta facilidad pero presentan algunas propiedades que pueden ser requeridas para ciertos fines.

Por ejemplo, los polímeros con enlaces cruzados suelen presentar mayor dureza y rigidez así como una mayor resistencia a la temperatura. Por ejemplo, los termoplásticos son polímeros con enlaces cruzados.

Ejemplos de polímeros

En la vida diaria del cualquier persona están presentes multitud de polímeros. Si no te lo crees lee estos nombres, seguro que muchos te suenan:

• Polipropileno (PP): se usa en muchos tejidos como tapicerías y alfombras.
• Polietileno de baja densidad (LDPE): el típico plástico de las bolsas para comida
• Polietileno de alta densidad (HDPE): lo puedes encontrar, entre otros, en botellas rígidas, como las botellas de muchos productos de limpieza domésticos, o en muchos muñecos de plástico.
• Cloruro de polivinilo (PVC): con sus siglas PVC seguro que ya sabes dónde encontrarlo en tu casa, por ejemplo en tuberías.
• Poliestireno (PS): se utiliza en muchos utensilios y productos domésticos y puede que el más conocido sea la espuma de poliestireno, las típicas bolitas blancas utilizadas para amortiguar golpes dentro de cajas de transporte.
• Politetrafluoretileno (PTFE, Teflón®): recubre nuestras sartenes antiadherentes, entre otros.
• Polimetilmetacrilato (PMMA, Plexiglas®): un material plástico completamente transparente, muy utilizado en productos de decoración, en mamparas o en claraboyas.
• Acetato de polivinilo (PVAc): base de multitud de productos de droguería como pinturas y pegamentos.
• Policloropreno (Neopreno®)