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Estructura y propiedades de los polímeros – termoplásticos, termoestables y elastómeros

QuímicaBiomoléculas y polímerosEdades 17–18

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Un modelo de cadenas de un polímero: ajusta la longitud de cadena, las ramas, los entrecruzamientos y las fuerzas entre cadenas, y luego calienta o estira la muestra. Los termoplásticos lineales se reblandecen, fluyen y se pueden remoldear; los termoestables con entrecruzamientos covalentes se carbonizan, y los elastómeros poco entrecruzados se estiran y recuperan su forma. La temperatura de reblandecimiento, la densidad, la cristalinidad y la resistencia a la tracción se actualizan al instante (LDPE frente a HDPE), y la pantalla Formar polímeros compara la polimerización por adición y por condensación (poliésteres, poliamidas, agua perdida) e hidroliza cadenas para mostrar qué plásticos son biodegradables.

Lección: Polímeros: estructura y propiedades, termoplásticos y termoestables, polímeros de adición y de condensación

Qué muestra

Las propiedades de un polímero dependen de cómo se unen sus largas cadenas. En un termoplástico solo hay fuerzas intermoleculares entre cadenas, así que al calentarlo las cadenas se deslizan: se reblandece, fluye y se puede remoldear. Fuerzas más intensas, cadenas más largas y un empaquetamiento más compacto elevan la temperatura de reblandecimiento y la resistencia; las ramas, como en el LDPE, reducen la densidad y la resistencia frente al HDPE lineal. Pocos entrecruzamientos covalentes dan un elastómero que recupera su forma; muchos, un termoestable rígido que se carboniza en vez de fundirse. Los polímeros de adición se forman a partir de alquenos sin subproducto; los de condensación pierden agua.

Cómo usarla

En Calentar, elige un ejemplo como LDPE o HDPE, o ajusta Longitud de cadena, Ramas por cadena, Entrecruzamientos por cadena y Fuerzas entre cadenas; pulsa Calentar ▲ y Enfriar ▼ y observa la gráfica de altura. En Estirar, pulsa Estirar y Soltar y compara las curvas de tensión–alargamiento. Nueva muestra conserva la última curva en gris. En Formar polímeros, elige un polímero, pulsa Unir otro monómero o Automático y luego Hidrolizar.

Parámetros que puedes cambiar

  • Ensayo Calentar, Estirar, Formar polímeros
  • Longitud de cadena (cada bolita son muchas unidades repetitivas) 10–60 bolitas
  • Ramas por cadena 0–10
  • Entrecruzamientos por cadena 0–10
  • Fuerzas entre cadenas Débiles (fuerzas de London), Medias (dipolo–dipolo), Fuertes (enlaces de hidrógeno)
  • Polímero (pantalla Formar polímeros) Poli(eteno) – adición, PET – poliéster (condensación), Nailon-6,6 – poliamida (condensación), PLA – poliéster biodegradable (condensación)

Preguntas para explorar

  1. ¿Por qué el LDPE tiene menor densidad y temperatura de reblandecimiento que el HDPE, si se obtiene del mismo monómero?
  2. ¿Por qué un polímero termoestable se carboniza al calentarlo en vez de fundirse como un termoplástico?
  3. ¿Por qué los polímeros de condensación como el PLA pueden biodegradarse, mientras que el poli(eteno) persiste en el medio ambiente?

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