Los polímeros están presentes a donde quiera que vayamos en nuestras vidas, y es que incluso están presentes en nosotros mismos. La palabra polímero deriva de la palabra griega para “muchas partes”. Esas partes son conocidas como monómeros, que se repiten en largas cadenas que pueden ser cristalinas o amorfas, y ello determina las propiedades del polímero. También los enlaces existentes entre las cadenas contribuyen a definir sus propiedades. Mientras que algunos polímeros son flexibles otros son muy tiesos. Permítenos ver más de cerca los tipos de polímeros y sus increíbles usos.

¿Cómo están enlazados químicamente?

estructura química de polímero
Cortesía de: m.simphyscience.ch

Se trata de compuestos químicos basados en carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos.

El tipo de enlaces que presentan estos compuestos son de carácter covalente y secundario.

Enlace Covalente

Es un tipo de enlace primario, donde los átomos comparten sus electrones. Este tipo de enlace le confiere a los materiales propiedades importantes, como son: una baja conductividad eléctrica, un alto punto de fusión, altos módulos de Young, alta resistencia.

Aunque tanto el diamante como los plásticos presenten enlaces covalentes, la diferencia en su dureza se debe a la estructura del material. Los polímeros presentan grandes cadenas unidas por medio de enlaces secundarios y enlaces covalentes.

Enlace Secundario

En cuanto a los enlaces secundarios, que son más débiles que los primarios, podemos mencionar los enlaces de Van Der Waals. Estos se forman cuando se da una fluctuación aleatoria de los electrones, y aunque el átomo continúe siendo eléctricamente neutro, una región del átomo queda con más electrones que otra, lo que se conoce como un dipolo, y debido a la interacción eléctrica coulombiana (de Coulomb) se produce un dipolo inducido en el átomo vecino. 

los geckos (mejor conocidos como tuqueques o lagartijas) pueden andar por paredes y techos gracias a este fenómeno.

Puentes de Hidrógeno

En las moléculas que contienen hidrógeno suele asociarse una carga parcial negativa al átomo que acompaña al hidrógeno y el queda con una carga parcial positiva. Por lo que se ve atraído el hidrógeno a la parte de la molécula más electronegativa. En el agua se da este fenómeno, donde los hidrógenos de una molécula de  se ven atraídos por los oxígenos de otras moléculas de agua. De hecho, debido a esta fuerte atracción intermolecular es que se debe calentar el agua hasta 100 °C en condiciones normales. Ya que la energía se usa para romper estos enlaces.

Propiedades de los polímeros

diferentes polímeros
Cortesía de: tutareaescolar.com

Aunque cada polímero tiene propiedades específicas para determinados usos en líneas generales sus propiedades son:

  1. Son aislantes eléctricos y térmicos.

Piensa en el cable de tu cargador, si este no estuviera allí verías cobre y no podrías tocarlo de forma segura al estar conectado al tomacorriente. Piensa también en aquel cucharón que usas para remover la pasta, que por más que lo dejes en el agua su temperatura permanece igual (al menos en el mango).

  1. Baja densidad.

Todos los plásticos presentan esta propiedad, aunque está claro que dependiendo del uso que se le vaya a dar al polímero se seleccionará aquel que tenga menor o mayor densidad. Mientras algunos polímeros se hunden en agua otros flotan.

  1. Presentan un punto de fusión bajo.
  2. Pueden ser tranparentes u opacos.

Nuevamente, dependiendo del uso que se le vaya a dar al plástico convendrá que este sea tranparente o que tenga un color determinado a través del uso de aditivos.

  1. Pueden ser muy resistentes a los químicos.

Por ello suelen usarse para transportar solventes agresivos.

  1. Pueden ser procesados de diferentes formas.

Algunas formas pueden ser la extrusión, el moldeo por inyección, entre otras.

  1. Suelen ser hechos de petróleo, pero no siempre.
  2. Pueden ser usados para aplicaciones que no se podrían hacer con otros materiales.

Piensa en las películas a prueba de agua. Considera el equipo médico usado para intubar a los pacientes.

Muchos dispositivos médicos son posibles gracias a los polímeros.

Clasificación de los polímeros

esquema tipos de polímeros
Cortesía de: slideplayer.com

Los polímeros pueden ser naturales o sintéticos.

Dentro de los polímeros naturales podemos encontrar el corcho, las fibras naturales, los aceites, las resinas y las breas.

Mientras que en los polímeros sintéticos nos topamos con los termoplásticos, los elastómeros y los termoestables. Y sus aplicaciones son versátiles, por ejemplo: construcción, cubiertas, empaquetamiento, lubricación, aislamiento, textiles, cintas, etc.

Plásticos

Termoplásticos

Se trata de largas cadenas de átomos de carbono enlazados entre sí por medio de enlaces covalentes. Se pueden unir átomos de nitrógeno, oxígeno o azufre con la cadena principal. Las largas cadenas moleculares están unidas por medio de enlaces secundarios. Al aplicar un esfuerzo al termoplástico las cadenas pueden girar y deslizarse entre ellas, al romperse los enlaces secundarios.

También, como indica su nombre, pueden ser calentados y reformados una y otra vez (reciclados).

Veamos algunos termoplásticos:

Acrilo-butadieno-estireno (ABS)
LEGO
Cortesía de: pixabay.com

Este material puede adquirir colores vivos. La empresa LEGO adoptó este plástico para la construcción de sus juguetes.

Cloruro de polivinilo (PVC)
paneles de construcción
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Económico. Suele ser usado en techos y paneles de construcción

Poliamida (PA, Nylon)
guitarra
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Tiene una amplia variedad de aplicaciones. Por mencionar algunas: engranajes, lentes, ruedas de muebles, botellas de kétchup, sillas, cerdas de cepillos, cuerdas de guitarra, etc.

Policarbonato (PC)
casco de seguridad
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La poliamida (PA), el polioximetileno (POM) y el polietrafluoroetileno (PTFE) son policarbonatos. Son duros y rígidos. Se usan como cascos de seguridad, cubiertas transparentes y escudos antidisturbios. 

Poliestireno (PS)
anime
Cortesía de: pixabay.com

Es usado en la construcción y el envasado de alimentos. Se obtiene a partir del monómero estireno. Es mejor conocido como anime.

Polietileno (PE)
botella de agua
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Se produce a partir del monómero etileno, que se obtiene por medio de un proceso conocido como polimerización. Es barato y fácil de moldear. Puede contener hasta 10000 monómeros unidos. Se utiliza en envases de alimentos, bolsas, tuberías, juguetes, botellas, etc.

Polipropileno (PP)
silla plástica
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Es más duro que el PE. Puede contener desde 50000 hasta 200000 monómeros. Es usado en aislamiento de cables, potes Tupperware, cajas de botellas de cerveza, vidrios a prueba de golpes, maletas, etc. Seguro te habrás topado con este símbolo:

símbolo de reciclaje
Cortesía de: wikipedia.com

Este símbolo indica que el plástico puede ser reciclado para elaborar nuevos productos. Aparece en varios tipos de plásticos, y cada uno tiene su número de identificación y sus siglas.

La idea es ayudar a las empresas de reciclado a separar apropiadamente los diferentes tipos de plásticos.

Politetrafluoretileno (PTFE mejor conocido como teflón)
sartén de teflón
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Todos conocemos su uso en los sartenes antiadherentes. Y es que tiene una excepcionalmente baja fricción y es repelente al agua.

Poliuretano (PUR)
insulation
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Se suelen fabricar como espumas. Se usa en asientos, almohadones, suelas de zapatos deportivos, ruedas, aislamiento térmico en neveras, colchones, condones, etc.

Termoestables

Formados por largas cadenas de moléculas con fuertes enlaces cruzados entre cadenas. Suelen ser más resistentes, aunque más frágiles que los termoplásticos (resistencia y fragilidad suelen ser inversamente proporcionales).

Los enlaces mencionados dificultan los movimientos de rotación y vibración entre cadenas.

Epoxis
esquiador
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Se utilizan como adhesivos y en productos de revestimiento (encapsular bobinas y componentes electrónicos), recubrimientos con pintura, entre otras aplicaciones.

Fenólicos
sarten
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La baquelita (1er plástico, creado en 1909) es rígida, resistente al fuego, fácil de moldear y económica. Se usa para adhesivos, recubrimientos, tapas de botella, asas, enchufes, interruptores, mango de sartén etc.

Poliéster
fibra de vidrio
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Los poliésteres pueden ser termoestables, termoplásticos o elastómeros. Las resinas termoestables, en su mayoría, se usan como fibra de vidrio. Se usan en estructuras laminadas, fabricación de pinturas, tuberías anticorrosivas, etc.

Elastómeros

Presentan una estructura intermedia, que no tiene enlaces secundarios entre las cadenas como en el caso de los termoplásticos, pero tampoco tienen enlaces cruzados por completo como en el caso de los termoestables. Tan solo tiene una ligera formación de enlaces cruzados entre las cadenas. La característica principal es que pueden deformarse elásticamente.

 Pueden estirarse en grandes cantidades sin cambiar de forma de manera permanente.

Goma de butilo (IIR)

Tiene propiedades similares al caucho natural. Se suele usar en tuberías interiores, juntas, correas, aislamiento eléctrico, etc

Goma de estireno butadieno negra de carbono reforzada (SBR)
caucho de carro
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Se trata del caucho sintético más usado. La resistencia a la fatiga está por debajo de la del caucho natural.

Goma natural (GN)
guantes
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Obtenida a partir del látex, que a su vez es producido por algunas plantas. Es el más usado de todos los elastómeros. Sus usos: mangueras, correas, guantes, globos, gomas elásticas, borradores, etc.

hebra de ADN
Cortesía de: muyinteresante.es

Los polímeros también están presentes en la naturaleza, como en el caso del ADN y el ARN. También en la seda de las arañas, el cabello, y los cuernos. La celulosa también es un polímero natural, y su monómero es la glucosa.

El medio ambiente

desechos de polímeros
Cortesía de: m.elmostrador.cl

Muchas aplicaciones de los plásticos van dirigidas al envasado de productos comerciales que solo se usan una vez y se desechan. Suelen tardar una eternidad en degradarse, por lo que hay que tomar consideraciones ambientales en su manejo. A pesar de todos los beneficios que nos brindan nos generan un reto que se equipara con sus bondades.

Las tasas en el reciclaje de estos productos son más bien bajas.

Los plásticos suelen liberar energía cuando son quemados. Esa energía (calor) se puede usar para generar energía eléctrica. La verdad es que la mayoría de los plásticos terminan en vertederos.

Conclusión

Los polímeros son materiales muy versátiles. Se usan desde la industria textil hasta la industria automotriz. Como ya vimos, es impensable la vida moderna sin el uso de estos materiales, y es que a donde quiera que vayamos ellos están presentes.

Para bien o para mal estos materiales han llegado para quedarse, y hay que pensar la manera de hacerlos cada vez más efectivos y tomar mejores consideraciones ambientales para evitar su desperdicio en lugares que podrían afectarnos, como suele ocurrir en ríos, lagos, playas, etc. Y que terminan afectando a los animales, y a la larga a nosotros mismos.

Los bioplásticos apuntan como una solución al problema ambiental causado por estos productos tan resistentes a la degradación en condiciones normales. Para que se tengas una idea, una bolsa inocente tarda 150 años en degradarse (más que lo que vive cualquier humano). Mientras que una botella de PET tarda hasta 1000 años en “desaparecer”.  Pero no será la única forma de abordar el problema.

Considerando que este es el único planeta que tenemos, y que hasta ahora no hemos desarrollado una tecnología lo suficientemente veloz que nos permita salvar las distancias astronómicas. Con la tecnología actual estamos condenados a permanecer en el sistema solar 58.536 km/h puede parecer rápido, pero cuando es comparada con la velocidad de la luz aprox. 300000000 km/s. Se hace indispensable un planeta más verde y ecológico.

Alejandro Guevara

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