¿ Qué es una macromolécula ? ¿ Qué es un polímero ? Diferencia entre ambos




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fecha de publicación01.02.2016
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MACROMOLÉCULAS. POLÍMEROS DE INTERÉS PARA LA SOCIEDAD
¿ Qué es una macromolécula ? ¿ Qué es un polímero ? Diferencia entre ambos.
Macromolécula: (Del griego: Macro: grande y Del latín: molécula, diminutivo de moles, masa.) Molécula de gran tamaño, formada por múltiples átomos, generalmente de peso molecular superior a varios millares.
Polímero: moléculas grandes (la mayoría de las veces muy grandes) que se forman por la unión sucesiva de moléculas pequeñas. Estas moléculas pequeñas, que constituyen posteriormente la molécula mayor, se llaman monómeros (literalmente: mono = una, mero = parte). De esta manera, es razonable que la molécula formada por la unión de muchos monómeros se llame polímero (literalmente poli = muchas, mero partes).
Muchas veces se utiliza la palabra macromolécula como sinónimo de polímero, y viceversa, pero es conveniente aclarar la diferencia que puede haber entre ellas: Mientras un polímero puede considerarse como una macromolécula, debido a que normalmente es una molécula muy grande, una macromolécula no necesariamente es un polímero, debido a que hay muchas macromoléculas que no están constituidas únicamente por monómeros.

Muchas veces estas macromoléculas son una mezcla compleja de especies pequeñas que se han unido sin algún orden aparente, pero que por lo general ejercen funciones muy específicas, como por ejemplo las proteínas. En estos casos, no debe hablarse estrictamente de polímero, sino de macromolécula, porque una proteína puede llegar a tener hasta 20 unidades de aminoácidos distintas, unidas de diversas maneras, sin lograr adquirir lo que pudiera considerarse una unidad repetitiva estructural.

Es decir, el término macromolécula debe considerarse más amplio que el término polímero, ya que cualquier polímero es necesariamente una macromolécula, pero no necesariamente cualquier macromolécula pueda ser considerada como un polímero.

Por ejemplo, el poliestireno es un polímero y una macromolécula, pero la insulina es una macromolécula y no un polímero, pues no consiste en la repetición del mismo aminoácido.



Las macromoléculas están constituidas por la repetición de algún tipo de subunidad estructural. Tradicionalmente se habla de cuatro niveles de estructura en una macromolécula:

 

  • La estrctura primaria: es la secuencia de subunidades

( ó monómeros ) que la forman.


  • La estructura secundaria: hace referencia a la configuración que adquiere la cadena principal de la macromolécula. Los ejemplos más característicos se encuentran en proteínas y ácidos nucleicos, por ejemplo,la estructura de a-hélice que adoptan muchas cadenas polipeptídicas, las láminas beta, o el plegamiento practicamente aleatorio al que se hace referencia con el término ovillo al azar, “random-coil”, o polímero flexible.




  • La estructura terciaria: es el plegamiento general que adquiere la macromolécula en el espacio.




  • La estructura cuaternaria: hace referencia a la posible asociación de más de una molécula del polímero para formar agregados oligoméricos (dímeros, octámeros, etc.).



Fuerzas intermoleculares: causantes de las increíbles propiedades mecánicas de los polímeros.
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 son lineales, otras tienen ramificaciones, otras se asemejan a las escaleras de mano, y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran interés comercial, como el algodón, formado por fibras de celulosa; la seda, que es una poliamida semejante al nylon; la lana, proteína del pelo de las ovejas; el hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, etc. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones muy variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica, debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero, y pueden ser de varias clases:

  • Fuerzas de Van der Valls. También llamadas fuerzas de dispersión, están presentes en las moléculas de muy baja polaridad, generalmente hidrocarburos. Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman dipolos no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas muy débiles en las moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican y llegan a ser enormes, como en el caso del polietileno.

En la siguiente tabla se observa como, al aumentar el número de átomos de carbono en la serie de los hidrocarburos, aumentan su densidad y su temperatura de fusión.


Hidrocarburo

Fórmula

Peso molecular

Densidad

T. de fusión

Metano

CH4

16

gas

-182 °C

Etano

C2H6

30

gas

-183 °C

Propano

C3H8

44

gas

-190 °C

butano

C4H10

58

gas

-138 °C

Pentano

C5H12

72

0,63

-130 °C

Hexano

C6H14

86

0,66

-95 °C

Heptano

C7H16

100

0,68

-91 °C

Octano

C8H18

114

0,70

-57 °C

Nonano

C9H20

128

0,72

-52 °C

Decano

C10H22

142

0,73

-30 °C

Undecano

C11H24

156

0,74

-25 °C

Dodecano

C12H26

170

0,75

-10 °C

Pentadecano

C15H32

212

0,77

10 °C

Eicosano

C20H42

283

0,79

37 °C

Triacontano

C30H62

423

0,78

66 °C

Polietileno

C2000H4002

28000

0,93

100 °C




  • Fuerzas de atracción. Debidas a dipolos permanentes, como en el caso de los poliésteres. Estas atracciones son mucho más potentes, y a ellas se debe la gran resistencia tensil de las fibras de los poliésteres.




  • Enlaces de hidrógeno, como, por ejemplo, ocurre en las poliamidas (nylon). Estas interacciones son tan fuertes, que una fibra obtenida con estas poliamidas tiene resistencia tensil mayor que la de una fibra de acero de igual masa.




  • Atracciones de tipo iónico, que son las más intensas. Un ejemplo sería el copolímero etileno-ácido acrílico, que al ser neutralizado con la base M(OH)2, producirá la estructura indicada. Estos materiales se llaman ionómeros y se usan, por ejemplo, para hacer películas transparentes de alta resistencia.


La siguiente tabla recoge la energía requerida para romper cada enlace.

Tipo de enlace

Kcal / mol

Van der Waals en CH4

2,4

Dipolos permanentes

3 a 5

Enlaces hidrógeno

5 a 12

Iónicos

mayores a 100

 La fuerza total de atracción entre las moléculas del polímero dependerá del número de las interacciones.
Clasificación de los polímeros

Los polímeros se pueden clasificar atendiendo a distintos criterios. Los vamos a clasificar por su origen, por su composición química y por el mecanismo de polimerización.
Por su origen.

  • Polímeros naturales: son aquellos sintetizados por los seres vivos, como los polisacáridos ( el almidón o la celulosa ), las proteínas o el caucho.




  • Polímeros sintéticos: son aquellos que se sintetizan de forma artificial. Los monómeros que los constituyen suelen ser derivados del petróleo o del gas natural. Pertenecen a este grupo la mayoría de los plásticos y fibras artificiales, como el polietileno, el poliéster, el nailon, el kevlar, etc.


Por su composición química.

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