Expone y ejemplifica la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas
Los elastómeros,
que son materiales elásticos con propiedades similares a las del caucho, por ejemplo: el
poliestireno-butadieno (SBR), los silicones y los poliuretanos.
Desde el punto de vista tecnológico-industrial, la ciencia de materiales que se ocupa del estudio de los
polímeros sintéticos es de una importancia crucial, pues permite la fabricación de materiales con propiedades
físicas y químicas (dureza, rigidez, elasticidad, durabilidad, propiedades ópticas, estabilidad térmica, química,
etc.) específicas para un uso determinado.
Ejemplos de objetos compuestos por polímeros sintéticos son los
textiles sintéticos, instrumentos quirúrgicos, pinturas, adhesivos, cuerdas y mecates; esponjas, películas
fotográficas, aislantes eléctricos, discos, sustancias no-adhesivas (como el teflón), llantas y juguetes.
Polimerización
Es un proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un
compuesto generalmente de carácter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples
eslabones, moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas macromoléculas o
polímeros.
Polimerizaciones de condensación
algunos de los átomos del monómero no forman parte del polímero, sino
que son liberados como H2O, CO2, ROH, etc. Algunos polímeros (ejemplo: polietilén glicol) pueden ser
obtenidos por uno u otro tipo de reacción.
IMPORTANCIA ECOLÓGICA Y ECONÓMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
En la naturaleza los compuestos del carbono se forman naturalmente en los vegetales, durante el proceso de
la fotosíntesis: la energía solar, el gas carbónico tomado de la atmósfera, el agua,
los nitratos, los nitritos y fosfatos absorbidos del suelo se transforman en nutrientes
para todos los seres vivos, como los azúcares, alcoholes, ácidos, ésteres, grasas,
aminoácidos, proteínas, etc.
derivados. Su uso más
conocido es el de servir como combustible: el gas que utilizamos para preparar los alimentos, la gasolina, el
diésel y los aceites lubricantes indispensables para el transporte en la ciudad o fuera de ella.
Menos conocidos,
son su empleo en la elaboración de fibras sintéticas, son el poliéster y el nylon, que se utilizan para confeccionar
prendas de vestir, y qué decir de su uso como base de pinturas, tapices y losetas para piso.
El petróleo es un hidrocarburo muy importante en
México por sus características y por el desarrollo de muchas industrias. Si analizas
la participación del petróleo en nuestra sociedad, verás que actualmente constituye
la materia prima más importante para diversas industrias y su uso se ha multiplicado,
de tal forma que en nuestra vida diaria estamos en continuo contacto con él o con sus derivados.
A partir del petróleo
se elaboran una gran variedad de mercancías, insecticidas, productos para la farmacología y perfumería,
impermeabilizantes, ácidos, hule artificial, disolventes y muchos otros que, a su vez, son materia prima para
gran diversidad de procesos industriales, fundamentalmente de las industrias química y petroquímica.
POLÍMEROS EN NUESTRA VIDA
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de
moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes
cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras
tienen ramificaciones.m
La celulosa se encuentra en la madera y en los
tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La
seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida
semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro
ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de guayule,
son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor
parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y
aplicaciones variadas.
Como pudimos observar, los polímeros constituyen la mayor parte de las cosas que nos
rodean, estamos en contacto con ellos todos los días e incluso nosotros mismos estamos compuestos casi en
nuestra totalidad de éstas, tan variadas macromoléculas como, por ejemplo: las proteínas, ácidos nucleicos,
carbohidratos, lípidos, etc.
Algunas más se asemejan a las escaleras de
mano y otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros
naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por
fibras de celulosas.
Los polímeros han originado en la actualidad un impacto social y ambiental que ha
generado aspectos positivos y en su gran mayoría negativos, ya que la eliminación de polímeros contribuye a
la acumulación de basuras, las bolsas plásticas pueden causar asfixia si se recubre la cabeza con ellas y no se
retiran de la cabeza a tiempo, entre otros
Las macromoléculas
Las macromoléculas tienen una gran importancia en la vida de los diversos seres vivos del planeta, un ejemplo
práctico para resaltar lo que se está mencionando podemos referirnos a la estructura de los diversos tejidos y
órganos; una planta es sostenida por un tronco formado principalmente por celulosa (material con el fabrica el
papel), que es en realidad es una cadena larga de azucares, las papas son los tubérculos (raíces modificadas)
de una planta que contiene una gran cantidad de almidón que como la celulosa, también es una cadena muy
grande de azucares.m
Los procesos de oxidación-reducción suelen sustentar la vida. Obtenemos la energía para realizar todas
nuestras actividades metabolizando alimentos por medio de la respiración. Para finalizar este proceso los
alimentos digeridos se convierten principalmente en dióxido de carbono, agua y energía. El pan y otros
alimentos se componen en gran parte de carbohidratos. La fórmula de la glucosa es C6H12O6
La única diferencia entre estas dos cadenas de carbohidratos es el tipo de enlace por el
que se unen, el enlace α-glucosa corresponde al almidón y β-glucosa a la celulosa.
Los polisacáridos son polímeros de los azucares (carbohidratos). Están formados por carbono, hidrógeno y
oxígeno, estos dos últimos en la misma proporción que en el agua, es decir, dos átomos de hidrógeno por cada
átomo de oxígeno (CH2O)n. Son la fuente primera más importante de energía en los organismos. La sacarosa,
maltosa y lactosa son “disacáridos”, es decir, unidos por dos moléculas de carbohidratos.
En un organismo más complejo como
nosotros mismos, nuestros tejidos
(piel, músculos, uñas, cabello,
intestinos, etc.), están formados de
cadenas sumamente grandes de
aminoácidos, al igual que otras
proteínas que tenemos o producimos
como son las hormonas, que regulan
el funcionamiento de las funciones
vitales de nuestra vida.
Las proteínas
tienen diversas funciones: son enzimas, las cuales regulan reacciones dentro del organismo,
existe una enzima especializada cada reacción (la amilasa rompe los enlaces entre glucosa y
glucosa en el almidón). Otro grupo son las hormonas que regulan las funciones del organismo, así
existe una enzima de crecimiento, una enzima para regular la producción de hormonas sexuales,
etc. Otro grupo de proteínas son los musculares, las que forman parte de los músculos, como el
corazón, los bíceps, etc.
Los lípidos sirven como medio de
protección de reserva energética
en animales. Los azucares y
grasas que se absorben y no se
aprovechan son almacenados en
la parte interna de la piel o entre los
tejidos que forman los músculos,
formando las llamadas “lonjitas”.
En las plantas se producen los
aceites en las semillas, de donde
se extraen los aceites vegetales
utilizados para cocinar
Otra clasificación de
macromoléculas naturales son los
ácidos nucleicos,
compuestos
formados por largas cadenas de
subunidades de nucleótidos unidos
por enlaces fosfodiéster. Los
nucleótidos tienen tres
componentes: una base
nitrogenada, una pentosa y un
grupo fosfato
Las bases nitrogenadas se derivan de compuestos pirimidina y purina. Las bases combinadas con una pentosa
forman un nucleósido, por medio de un enlace N-glucosídico con pérdida de una molécula de agua. La unión
del grupo fosfato con la pentosa se denomina O-glucosídico y también se retira una molécula de agua
Como polímeros sintéticos
tenemos a:
Los plásticos, que son materiales que, al ser deformados por la aplicación de
una fuerza, mantienen su nueva forma aún en ausencia de ella. Los plásticos
pueden ser rígidos o flexibles, dependiendo de su resistencia a ser deformados.
En algunas ocasiones forman filamentos dando lugar a las fibras sintéticas como
el nylon (poliamida), orlón (poliacrilonitrilo) y dacrón (poliester).List
Al ser calentados, el plástico se ablanda, cuando este proceso es reversible, se trata de un termoplástico como
el poliestireno, polipropileno y polivinilo; cuando no es reversible lo que sucede es que arriba de una
temperatura crítica se forman enlaces cruzados entre las cadenas poliméricas con lo cual el material se
endurece en forma permanente (tal es el caso de resinas como el epoxy —que son poliéteres de glicoles y
dialdehídos— y las resinas fenólicas).
Polímeros sintéticos:
son los que se obtienen
por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias
primas de bajo peso molecular.
Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo,
polimetano, etc. Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también
polímeros, llamados polímeros inorgánicos.
Polímeros semisintéticos:
son el resultado de modificaciones mediante
procesos químicos, de ciertos polímeros naturales.
Ejemplo: nitrocelulosa,
etonita, etc.
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTUDIAR LOS POLÍMEROS?
Los polímeros naturales son componentes básicos de la materia viva. Si a una célula le quitamos el agua,
aproximadamente el 90% de lo que queda son biomacromoléculas. (Proteínas, lípidos, ADN, Carbohidratos).
Los polímeros sintéticos son de los materiales modernos de mayor impacto en la sociedad industrial de
nuestro siglo.
Polímeros naturales:
provenientes directamente del reino vegetal o animal.
Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.
Ejemplos de polímeros naturales son: las proteínas, los polinucleótidos (DNA,
RNA), polisacáridos (almidón, celulosa), lípidos (jabones, ceras, componentes de
membranas celulares, caucho, aceites naturales y resinas).