Polímer
Un polímer (del grec: πολυς [polys] «molt» i μερος [mers] «part» o «segment») és una substància composta per grans molècules, o macromolèculesos (generalment orgàniques) formades per l'unió per mig d'enllaços covalents d'una o més unitats simples cridades monòmers.[2]
Per la seua gran varietat de propietats, tant els polímer sintètics com els naturals eixerciten un paper essencial en les nostres vides.[3] Els polímer comprenen tant als plàstics sintètics que tots coneixem, com el polietilé, aixina com els biopolímers naturals com l'ADN i les proteïnes, que són fonamentals per a l'estructura i funcionament biològic.
El poliisopreno (del hule o caucho), és un eixemple d'un polímer natural, i el poliestireno (de la bromera o empaques de poliestireno) és un eixemple d'un polímer sintètic. En un context biològic, essencialment totes les macromolècules, per eixemple: les proteïnes (poliamides), àcits nucleicos (polinucleótidos) i polisacàrits, estan compostes en gran part per polímer.
Els polímer naturals i sintètics són creats a partir de la polimerisació de varis monòmers. El seu gran massa molecular en comparació a atres molècules de menor talla li aporta (als polímer) propietats físiques úniques que inclouen durea, alta elasticitat, visco elasticitat i una tendència a formar estructures amorfas i/o semi-cristalines en lloc de cristals.
El terme de «polímer» va ser propost en 1833 per Jöns Jacob Berzelius, en una definició distinta a la definició moderna de l'IUPAC.[4] El concepte actual de polímer com a estructures macromoleculares unides de manera covalente va ser propost en 1920 per Herman Staudinger;[5] qui va dedicar una década a buscar proves experimentals per a sustentar esta hipòtesis.[6]
Els polímer són estudiats en els camps de ciència de polímer (que inclou la química de polímer i física de polímer), la biofísica i la ciència de materials i ingenieria. Històricament, els productes que resulten de l'unió d'unitats repetitives per mig d'enllaços covalents han segut l'enfocament principal de la ciència de polímer. No obstant, actualment un àrea emergent d'investigació se centra en polímer supramoleculares que es formen a través d'enllaços no covalente.
Eixemples comuns
Els polímer poden ser classificats en dos grups: aquells formats per la naturalea i els sintètics. Els polímer naturals com el cànem, la goma laca, l'àmbar, la llana, la seda i l'hule natural han segut utilisats des de fa sigles pel ser humà. Una atra varietat de polímer naturals que existix és per eixemple la celulosa, la qual és el component principal de la fusta i el paper.
La llista de polímer sintètics, d'acort en la seua orde de demanda mundial, inclou al polietilé, polipropileno, poliestireno, clorur de polivinilo, hules sintètics, la resina de fenol-formaldehit (baquelita), neopreno, nailon, poliacrilonitrilo, butiral de polivinilo, la silicona i molts més. Més de 330 millons de tonellades d'estos polímer són fabricats cada any (2015).[7]
Usualment, l'esquelet dels polímer de plàstics consistix principalment d'àtoms de carbono. Un eixemple és el polietilé, el qual la seua unitat de repetició és el monòmer etilé. Existixen també atres tipos d'esquelets, per eixemple, que en integrar elements com el silici formen materials com la silicona, presents en el silly putty, i selladores impermeables. l'oxigen també pot trobar-se present en els esquelets polimèrics, tals com en el polietilenglicol, els polisacàrits (en enllaços glucosídicos) i en l'ADN (en enllaços fosfodiéster).
Història
Els polímer són la base d'alguns dels primers materials utilisats, com la fusta i les fibres vegetals, el cuiro, els tendons animals, la llana, la seda i la celulosa, etc. S'han amprat profusamente i han tingut molta importància a lo llarc de l'història, encara que es va tardar molt en saber la seua composició i la forma de sintetisar-los artificialment. La noció de macromolècules es va presentar tardíamente en l'història de la química. Encara que presagiada per Wilhelm Eduard Weber, i inclús per Henri Braconnot a principis del XIX, molts investigadors les veen com agregats o micela. El terme «polímer» es va utilisar per primera volta en 1866 per Marcellin Berthelot.[8]
Abans de saber gran cosa sobre ells, varen començar a aparéixer a mitan del XIX els primers polímer sintètics obtinguts a partir de la modificació dels polímer naturals en la finalitat de millorar les seues propietats físiques per a poder usar-los. En 1839, Charles Goodyear va modificar el hule calfant-ho en sofre, ya que era fràgil a temperatures baixes i apegalós a altes temperatures. El hule es va convertir en caucho vulcanizado, una substància resistent a un ampli marge de temperatures. El nitrat de celulosa es va sintetisar accidentalment en l'any 1846 pel químic Christian Friedrich Schönbein i en 1868, John W. Hyatt va sintetisar el celuloide a partir de nitrat de celulosa. Un atre acontenyiment que va contribuir al desenroll continu dels polímer va ser la modificació de la celulosa que va permetre el sorgiment de les fibres sintètiques cridades rayones.
Posteriorment el químic belga Leo Hendrik Baekeland va desenrollar en 1907[9] el primer polímer totalment sintètic, la baquelita, un material molt durador que per provindre de materials de baix cost, com el fenol i el formaldehit, va aplegar a tindre gran èxit durant cert temps. Atres polímer importants es varen sintetisar en els anys següents, per eixemple el poliestireno (PS) en 1911 o el policlorur de vinil (PVC) en 1912.
No obstant, en independència dels alvanços en l'aplicació industrial dels polímer, no es tenia molta informació sobre la seua estructura. En 1922, el químic alemà Hermann Staudinger va començar a estudiar els polímer i en 1926 va expondre la seua hipòtesis de que es tractava de llargues cadenes d'unitats chicotetes unides per enllaços covalents. Va propondre les fòrmules estructurals del poliestireno i del polioximetileno, tal com es coneixen actualment, com a cadenes moleculars jagantes formades per l'associació per mig d'enllaç covalent de certs grups atòmics cridats «unitats estructurals». Este concepte es va convertir en «fonament» de la química macromolecular solament a partir de 1930, quan va ser acceptat àmpliament i va contribuir al desenroll de la química dels polímer, tant sintètics com a naturals. En 1953 va rebre el Premi Nobel de Química pel seu treball.
L'idea de les macromolècules va ser recolzada i desenrollada anys més tart per Wallace Carothers, que treballava en l'empresa DuPont des de 1928 i que va establir un gran número de nous polímer: polièsters, poliamides, neopreno, etc.
El desenroll industrial posterior de la ciència macromolecular es va vore accelerat per la Segona Guerra Mundial. Els Estats Units es varen vore privats, quan varen entrar en guerra, del seu suministrament de caucho natural des del surest d'Àsia. Per això varen posar en marcha un vast programa d'investigació per a trobar caucho sintètic.
En els anys 1950 l'alemà Karl Ziegler i l'italià Giulio Natta varen desenrollar els catalisadors de Ziegler-Natta i varen obtindre el Premi Nobel de Química en 1963. Un atre Premi Nobel de Química va ser concedit pels seus estudis de polímer a Paul J. Flory en 1974.
En la segona mitat del XX es varen desenrollar nous mètotos d'obtenció, polímer i aplicacions. Per eixemple, catalisadors metalocénicos, fibres d'alta resistència, polímer conductors (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid i Hideki Shirakawa varen rebre el Premi Nobel de Química pel desenroll d'estos polímer), estructures complexes de polímer, polímer cristals líquits, etc.
Referències
- ↑ Roiter, Y.; Minko, S.(2005).«AFM Single Molecule Experiments at the Solid-Liquid Interface: In Situ Conformation of Adsorbed Flexible Polyelectrolyte Chains».Journal of the American Chemical Society.127(45): 15688–15689.doi:10.1021/ja0558239.
- ↑ «polymer | Description, Examples, & Types» (en en). Encyclopedia Britannica. Consultat el 10 de juliol de 2020.
- ↑ McCrum, N. G.; Bucknall, C. B. (1997). Principles of polymer engineering, 2nd ed edició, Oxford University Press. OCLC 36681710. ISBN 0-19-856527-5. Consultat el 10 de juliol de 2020.
- ↑ Jensen, William B.(2008-05).«The Origin of the Polymer Concept».Journal of Chemical Education.85(5): 624.ISSN 0021-9584.doi:10.1021/ed085p624.Consultat el 13 de juliol de 2020.(en en)
- ↑ Staudinger, H.(12 de juny de 1920).«Über Polymerisation».Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series).53(6): 1073–1085.doi:10.1002/cber.19200530627.Consultat el 13 de juliol de 2020.(en en)
- ↑ Allcock, H. R.; Mark, James E., 1934- (2003). Contemporary polymer chemistry., 3rd ed. edició, Pearson/Prentice Hall. OCLC 51096012. ISBN 0-13-065056-0. Consultat el 13 de juliol de 2020.
- ↑ Rosato, Donald V. Rosato, Marlene G. Schott, Nick R., 1939- (2012). Plastics technology handbook. manufacturing, composites, tooling, auxiliaries, Momentum Press. OCLC 826719848. ISBN 978-1-60650-084-2. Consultat el 13 de juliol de 2020.
- ↑ Service de Sciences dones Polymères (2010). «Printemps dones Sciences 2010 - Els polymères - Université lliure de Bruxelles» (en fr) (pdf). Archivat des de l'original, el 5 d'agost de 2016. Consultat el 3 de novembre de 2015.
- ↑ ACS
- Este artícul conté una traducció derivada de «Polímero» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.