¿Qué es un polímero y cómo se clasifican estas macromoléculas?

Un polímero es una sustancia compuesta por grandes moléculas o macromoléculas, generalmente de origen orgánico, formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples denominadas monómeros. Estas estructuras poseen propiedades físicas únicas como alta elasticidad, dureza y viscoelasticidad, abarcando desde plásticos sintéticos hasta biopolímeros esenciales como el ADN y las proteínas.

¿Cómo surgió el concepto de polímero en la historia de la química?

El término polímero fue propuesto originalmente en 1833 por Jöns Jacob Berzelius con una definición distinta a la actual. No fue sino hasta 1920 cuando el químico alemán Hermann Staudinger propuso el concepto moderno de los polímeros como estructuras macromoleculares unidas mediante enlaces covalentes, hipótesis que demostró experimentalmente durante una década y por la cual recibió el Premio Nobel de Química en 1953. Posteriormente, en las décadas de 1930 y 1950, investigadores como Wallace Carothers, Karl Ziegler y Giulio Natta ampliaron significativamente el campo con nuevos métodos de síntesis y catalizadores.

¿Cuáles son los principales tipos de polimerización en química?

La síntesis de un polímero a partir de sus monómeros se realiza mediante reacciones de polimerización, las cuales se clasifican fundamentalmente en polimerización por etapas o condensación, y polimerización en cadena o por adición. En la polimerización por condensación, cada unión entre dos monómeros conlleva la pérdida de una molécula pequeña como el agua. Por el contrario, en la polimerización por adición, la masa molecular del polímero resultante es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero inicial.

¿De qué manera influye la estructura molecular y la tacticidad en sus propiedades?

Las propiedades físicas y mecánicas de un polímero dependen directamente de su composición química, su masa molecular y su organización estructural a nivel micro y macromolecular. Dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces de carbono, un polímero puede clasificarse según su tacticidad en atáctico, isotáctico o sindiotáctico, lo cual modifica drásticamente su comportamiento. Asimismo, la presencia de ramificaciones o entrecruzamientos afecta de forma decisiva la capacidad de fusión y la resistencia mecánica del material.

¿Cómo se clasifican los polímeros según su origen y comportamiento térmico?

Los polímeros se pueden agrupar según su origen en naturales, semisintéticos y sintéticos. Adicionalmente, atendiendo a su respuesta frente al aumento de temperatura, se dividen en termoplásticos, que fluyen al calentarse y endurecen al enfriarse; termoestables, que poseen numerosos entrecruzamientos y se descomponen químicamente antes de fundir; y elastómeros, que presentan un comportamiento elástico muy pronunciado con una gran capacidad de deformación reversible.

¿Cuáles son las propiedades eléctricas y mecánicas de los materiales poliméricos?

En el ámbito eléctrico, los polímeros industriales actúan generalmente como malos conductores, por lo que se emplean masivamente como materiales aislantes en cables y componentes electrónicos de baja y alta tensión. Mecánicamente, su comportamiento abarca desde la elasticidad y la viscoelasticidad hasta la fractura y el flujo plástico. Estas respuestas se estudian bajo diversas condiciones de tensión y temperatura, destacando la temperatura de fusión en las zonas cristalinas y la temperatura de transición vítrea.

Sources & Further Reading

• IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (Gold Book), 1997. URL: http://goldbook.iupac.org/terms/view/M03667
• Staudinger, H., «Über Polymerisation», Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1920. URL: http://doi.wiley.com/10.1002/cber.19200530627
• Jensen, William B., «The Origin of the Polymer Concept», Journal of Chemical Education, 2008. URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed085p624
• McCrum, N. G., Bucknall, C. B., Principles of polymer engineering, Oxford University Press, 1997.