Los Polímeros, mas que Macromoléculas, son Esenciales...

Los Polímeros y sus Diferentes Usos:

        En este siguiente tema, se hablará e indagará sobre los Polímeros, en el ámbito de la ciencia, los polímeros son sustancias muy importantes debido a que pueden tener varios y muy diversos usos en la vida cotidiana. Sencillamente, Los polímeros pueden ser descritos como sustancias compuestas en las cuales se entremezclan varias moléculas de monómeros formando moléculas más pesadas y que pueden ser encontradas en diversos objetos y elementos naturales.

       Por otra parte, los Polímeros pueden ser también artificiales o creados por el hombre cuando los polímeros naturales son transformados (por ejemplo de estos podemos encontrar lo que son  textiles sintéticos como el nylon).

       Del mismo modo, se puede simplificar la composición de un polímero diciendo, que el mismo, es una unión de miles de moléculas conocidas como monómeros (que son moléculas más pequeñas y menos pesadas). Estos monómeros se unen a través de enlaces químicos que les confiere estabilidad y que hace que permanezcan en su calidad de moléculas más complejas o polímeros. La palabra polímeros proviene del griego, idioma en el cual el prefijo poli significa muchos, y el sufijo mero significa parte.

    En la naturaleza encontramos muchos elementos que pueden ser considerados polímeros y que van desde elementos presentes en la alimentación como el almidón, la celulosa hasta elementos textiles, en el caso del nylon, aunque el mismo es un polímero resultante de la alteración de polímeros naturales, o la seda e incluso el ADN que cada ser vivo posee. Los polímeros se pueden formar básicamente por dos procesos: por condensación de varias moléculas de monómeros, o por la adición que supone una suma de todas las moléculas de monómeros que se multiplican.

       La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Es decir, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los textiles, incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros, en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, entre otros. Todos estos materiales son utilizados por diferentes razones ya que nos brindan propiedades distintas dependiendo cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño, como entre otros.

       Cabe destacar que, los Polímeros son moléculas más grandes de lo normal que forman aún asi la materia, se entrelazan cientos de ellos y cientos de moléculas más pequeñas para formar cadenas de polímeros.

      Existen polímeros naturales como el algodón, la ceda, la lana o bien la celulosa de las plantas incusive el hule es un polímero natural.

     Es importante resaltar que, también existen los polímeros creados en laboratorios los cuales se denominan sintéticos. En esta rama entran todos los plásticos, nylon, polietileno, PVC, entre otros. Las propiedades mecánicas de los polímeros son la causa de que este material sea muy empleado en la industria y la vida cotidiana, ya que por tener más grandes sus cadenas moleculares, estas se atraen con mayor fuerza y se hacen mucho más resistentes. Esto depende directamente de la composición química que se realice dentro del laboratorio.

+++ APLICACIÓN DENTRO DE LA INDUSTRIA MECÁNICA:

   En la industria mecánica los polímeros son utilizados en gran cantidad que sus propiedades, permitiendo fabricar partes para máquinas y herramientas según las características que se necesiten. Los plásticos según sea su composición, pueden ser rígidos para transmitir fuerzas o resistir cargas, aun así tienden a ser quebradizos, o bien polímeros elásticos para adaptarse a espacios, ante una carga aceptable se deforma, pero vuelven a su forma original al retirar la carga.

---Ejemplos de sectores o partes plásticas y rígidas:

• Envases.

• Cobertores.

• Estructuras.

• Transmisiones.

----Ejemplos de sectores o partes plásticas y elásticas:

• Bandas de goma.

• Empaques o aislantes.

• Bandas de transmisión.

• Llantas.

     En conclusión, Los polímeros en general son muy utilizados gracias a su gran cantidad de ventajas, son livianos, maleables, resistentes a la compresión y tensión, torsión e impacto, elásticos, así como otras de sus muchas características. Son referentes importantes a tomar en cuenta al diseñar algún elemento tanto para una máquina como para un artículo de uso cotidiano que nos pueden servir con demasiada notoriedad.

--Fuentes Consultadas o Bibliografía:

-Irazábal, Alejandro; De Irazábal, Carmen C. Química Orgánica II AÑO E.M.D.P. Caracas: Ediciones CO - BO (COLEGIAL BOLIVARIANA), 2011. ISBN: 980-262-464-0.

-Rodríguez, María del Pilar. Química Teoría y Práctica 2º año Ciclo diversificado. Caracas: Fundación Editorial Salesiana, 2010. ISBN: 980-630-798-4.

-Irazábal, Alejandro. Problemario de Química Orgánica Ciencias - Segundo Año. Caracas: Editorial DEI Caracas, 1966.

-Noller, C. R. Química Orgánica. México: Editorial Interamericana, (1966).

Biomoléculas, componentes importantes en nuestro mundo.

Las Biomoléculas y Sus Funciones:

       Ante todas su funciones y definiciones correspondientes, es importante destacar que aunque la materia viviente se rige por los mismos principios básicos que la materia inanimada, tiene sin embargo, ciertas características diferenciales, quizás la más importante sea la de estar formada por menos elementos químicos, con predominio de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno.

      Cabe destacar, que el carbono es el elemento más característico de la materia viva. El hecho de ser tetravelente y unir sus átomos mediante enlaces covalentes formando largas cadenas, dando origen a más de un millón de compuestos, le hace ser el centro de esta especial rama de la Química, lo que hoy estudiamos tanto en clases como en nuestra vida: la Química Orgánica.

       Afortunadamente, a pesar de ser tan grande el número de compuestos orgánicos conocidos, en los seres vivos se encuentra sólo un reducido grupo de clases de compuestos orgánicos, lo que facilita su estudio. Entre estas clases de sustancias orgánicas, existen tres que representan el soporte de los procesos relacionados con la vida, es decir, se trata de carbohidratos, proteínas y grasas que se nombrarán adecuadamente en esta descripción, a continuación:

+ Carbohidratos:

       Los carbohidratos están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno. Para demostrar su uso y función se pueden dividir en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, atendiendo a su comportamiento ante la hidrólisis.

   Los monosacáridos son aldehídos polihidroxilados o cetonas polihidroxiladas, lo podemos encontrar en la glucosa por mutarrotación y en la naturaleza como fructosa. La galactosa es un azúcar importante por ser componente del azúcar de la leche en nuestra vida cotodiana. Por otra parte, tambien es importante por ser componente de las sustancias grasas de los tejidos cerebrales y nerviosos.

   Los oligosacáridos, se conocen particularmente como los más comunes y más importantes denominados como disacáridos, los cuales están constituidos por la unión de dos moléculas de monosacáridos. Es importante decir que, la maltosa está formada por dos unidades de glucosa. La maltosa tiene un uso muy adecuado, ya que se es utilizado en alimentos para niños y en la leche malteada, además constituye el pirmer paso en la digestión del almidón cuando éste se hidroliza a maltosa. Del mismo modo, la Lactosa es un carbohidrato importante que se encuentra en la leche. La leche humana contiene de 5% a 8% de lactosa y la leche de vaca de 4% a 6%. La lactosa está formada por una unidad de glucosa y otra de galactosa. Por otra parte , la Sacarosa o como lo conocemos comúnmente como azúcar de caña, es también destacado, por ser además un producto orgánico manufacturado que se produce hoy en mayores cantidades en el mundo que cualquier otro producto elaborado como compuesto puro. Tiene un gran uso primordialmente como alimento, aunque de su fermentación por parte del jugo de la caña se obtienen también bebidas alcohólicas, ya que la sacarosa está constituida por una unidad de glucosa y otra de fructosa.

                                      

       Los Polisacáridos, son polímeros en los que se encuentran las unidades de monosacáridos unidas entre sí por enlaces glicosídicos. Es importante decir que, los polisacáridos que se hallan en la naturaleza tienen elevados pesos moleculares y contienen un número muy alto de moléculas de monosacáridos. Los polisacáridos más importantes son: el almidón, el glucógeno y la celulosa. El almidón sirve como carbohidrato de reserva para la nutrición de muchas plantas; está concentrado principalmente en las semillas y las raíces o tubérculos. La amilosa esta formada por cadenas lineales, la amilopectina se diferencia por tener una estructura ramificada, además de ser una molécula gigante semejante a un árbol en comparación con la ordenación lineal de la amilosa. El glucógeno es importante también ya que es conocido como almidón animal y es almacenado en el hígado y en los músculos de los animales, además interviene en los diversos ciclos del metabolismo animal. La celulosa es el polisacárido más abundante y contiene el 50% o más de todo el carbono presente en los vegetales, cabe destacar que la fuente de celulosa más pura es el algodón. Por otra parte, los animales herbívoros tienen la facultad de poder transformar la celulosa que ingieren de los vegetales; no así otros tipos de animales se ven obligados a alimentarse de otros mismos, aprovechándose así de las proteínas que estos elaboraron previamente.

                               

+ Proteínas:

       Las proteínas se cuentan entre los compuestos orgánicos más complejos. Están conformadas por macromoléculas que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, también es usual la presencia de azufre y trazas de otros elementos como el hierro y cobre. La hemocianina, se destaca por ser un pigmento transportador de oxígeno en algunos crustáceos. Así mismo, la hemoglobina consiste en el resultado de dos pares de proteínas distintas.

      La vida no podría existir sin las proteínas, ya que son las moléculas constitutivas más importantes de las células. Algunas moléculas de proteínas están disueltas o suspendidas en el contenido acuoso de la célula y otras se hallan incorporadas en su estructura.

   Muchas proteínas celulares se hallan químicamente unidas con otros tipos de moléculas , denominándose proteínas conjugadas. Todas las enzimas son proteínas y muchas de ellas se conjugan con moléculas más pequeñas, tales como pigmentos metálicos y vitaminas. 

  Del mismo modo, las proteínas se hallan fuera de la célula. Las proteínas extracelulares  desempeñan un importante papel de soporte y fortalecimiento de los materiales en los animales. Los huesos, los cartílagos, los tendones y ligamentos son ejemplos de estructuras de soporte que contienen cantidades sustanciales de proteína extracelular, tales como el colágeno.

  Las proteínas también pueden ser utilizadas por los seres vivos como fuente de energía. Si la dieta incluye cantidades de proteína superiores a las necesidades del organismo, el excedente puede ser utilizado como combustible mediante un proceso inicial de hidrólisis para obtener aminoácidos, y los residuos influyen en diversos ciclos metabólicos productores de energía.

                              

+ Grasas y Aceites:

                        

   Con el nombre de lípidos se conoce a un grupo heterogéneo de sustancias que se encuentran en los seres vivos y que se extraen de los materiales biológicos mediante líquidos disolventes de grasas. Estos componentes  se conducen en el cerebro, en el tejido nervioso, y en los compuestos que contienen fosforo, además en la sangre. Todos estos compuestos son importantes en la química de los seres vivos, aunque grasas y aceites representan la mayor parte de los lípidos. La diferencia entre grasa y aceites consiste en el estado físico: las grasas son sólidas o semisólidas a la temperatura ambiente, mientras los aceites son líquidos.

   En la naturaleza la mayoría de las grasas y los aceites son mixtos. Las grasas y los aceites se hidrolizan para formar ácidos grasos y glicerol esta reacción solo ocurre en agua hirviendo y lentamente. En los seres vivos la hidrólisis de las grasas y aceites se acelera mediante la acción de las enzimas conocidas como lipasas. De estas reacciones se pueden obtener los jabones, el proceso por el cual se forma un jabón se llama saponificación. El jabón presenta una doble acción, esta explica la acción limpiadora, ya que puede remover la suciedad de la grasa y transportarla hasta el agua para que sea extraída en el lavado. Para muchos  fines los jabones han sido reemplazados por los detergentes, cuya naturaleza química es muy diferente. En efecto, un detergente contiene una cadena hidrocarbonada larga.

   A pesar de que los detergentes son más activos que los jabones, no están libres de problemas. Muchos detergentes han sido fabricados con anillos aromáticos o con cadenas ramificadas, lo que impiden que puedan ser degradados por los microorganismos presentes en el agua. Estos microorganismos degradan  las cadenas lineales con facilidad, pero son menos capaces de atacar otros tipos de cadenas, de allí que el uso de estos han causado grandes problemas de contaminación en las aguas, actualmente se están elaborando detergentes “biodegradables”.

  Las grasas además tienen gran importancia biológica, ya que sirven para funciones importantes,  por ejemplo para la protección del cuerpo y sus órganos vitales, como aislantes para evitar la pérdida de calor, como soporte para los diferentes órganos y como fuente de energía. Los animales a través de un proceso,  convierten todo alimento en exceso de grasa, la que luego se deposita para su función.

Es importante decir, que los especialistas en nutrición recomiendan ingerir en la dieta diaria un 55% de carbohidratos, un 30% de grasas y un 15% de proteínas, de allí, la importancia de las biomoléculas en nuestra vida. 

                             

--Fuentes Consultadas o Bibliografía:

-Irazábal, Alejandro; De Irazábal, Carmen C. Química Orgánica II AÑO E.M.D.P. Caracas: Ediciones CO - BO (COLEGIAL BOLIVARIANA), 2011. ISBN: 980-262-464-0.

-Rodríguez, María del Pilar. Química Teoría y Práctica 2º año Ciclo diversificado. Caracas: Fundación Editorial Salesiana, 2010. ISBN: 980-630-798-4.

-Irazábal, Alejandro. Problemario de Química Orgánica Ciencias - Segundo Año. Caracas: Editorial DEI Caracas, 1966.

-Noller, C. R. Química Orgánica. México: Editorial Interamericana, (1966).

Los Alquenos y Alquinos como elementos importantes en relación a sus características:

*“Los Alquenos y Alquinos como elementos importantes en relación a sus características y sus modos de uso común”:

Anteriormente, comparamos la relación que existe entre los alcanos y los conflictos sociales, así mismo, como las consecuencias prudentes de ese resultado. En esta entrada hablaremos de los Alquenos  y Alquinos.

Los alquenos son compuestos insaturados que contienen en su estructura cuando menos un doble enlace carbono-carbono. Los Alquenos son muy representativos en el mundo común, que podemos ver con frecuencia en los plásticos que utilizamos día a día. El grupo de los alquenos u olefinas está formado por hidrocarburos de cadena abierta en los que existe un doble enlace entre dos átomos de carbono. La fórmula general del grupo es CnH₂n, donde n es el número de átomos de carbono. Al igual que los alcanos, los miembros más bajos son gases, los compuestos intermedios son líquidos y los más altos son sólidos. Los compuestos del grupo de los alquenos son más reactivos químicamente que los compuestos saturados. Reaccionan fácilmente con sustancias como los halógenos, adicionando átomos de halógeno a los dobles enlaces. No se encuentran en los productos naturales, pero se obtienen en la destilación destructiva de sustancias naturales complejas, como el carbón, y en grandes cantidades en las refinerías de petróleo, especialmente en el proceso de craqueo. El primer miembro de la serie es el eteno, C₂H₄. Los dienos contienen dos dobles enlaces entre las parejas de átomos de carbono de la molécula. Están relacionados con los hidrocarburos complejos del caucho o hule natural y son importantes en la fabricación de caucho y plásticos sintéticos. Son miembros importantes de esta serie el butadieno, C₄H₆, y el isopreno, C₅H₈. Un ejemplo de estos pueden ser los polietilenos, se definen como un termoplástico que se caracteriza por ser resistente, flexible y poco denso. Como modelos de aplicación se pueden nombrar recipientes, tubos flexibles, sogas y películas. Hay dos clases de Polietileno; el de alta densidad (0,941-0,970 grs/ml) que se usa para tuberías y desagües, especialmente para formas corrugadas de gran diámetro. Y el de baja densidad (0,910-0,940 grs/ml) que se utiliza en la fabricación de películas, cables, alambres y recubrimientos de papel. Los alquenos representan una de las fuentes principales de materia prima para la industria petroquímica. Por ejemplo, empresas como Propilco, las cuales son muy significativas en el desarrollo de Colombia, usan alquenos tales como el etileno y el propileno para la producción de polietileno y polipropileno respectivamente.

Podemos definir aquí su fórmula general: CnH₂n.

Por lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble de hidrógenos que carbonos. La terminación sistémica de los alquenos es ENO. Por otra parte, el más sencillo de los alquenos es el eteno, conocido más ampliamente como etileno, su nombre común. Así mismo, la mayor parte de los alquenos se obtienen del petróleo crudo y mediante la deshidrogenación de los alcanos.

Propiedades y usos representantes de los Alquenos en nuestros modelos de vida:

•Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propeno y buteno, son gaseosos a temperatura ambiente; los siguientes son líquidos hasta los que tienen más de 16 carbonos que son sólidos.

•Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles en ácido sulfúrico concentrado y en solventes no polares.

•Su densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan conforme aumenta el peso molecular.

•El uso más importante de los alquenos es como materia prima para la elaboración de plásticos.

El etileno o eteno es un gas incoloro, insípido y de olor etéreo cuya fórmula es CH2=CH2. Se usan grandes cantidades de etileno (eteno) para la obtención del polietileno, que es un polímero. (Sustancia formada por miles de moléculas más pequeñas que se conocen como monómeros). Por ejemplo del polietileno el monómero es el etileno. El polietileno es un compuesto utilizado en la fabricación de envolturas, recipiente, fibras, moldes, entre otros…

•El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y tomates. En la antigüedad se utilizó como anestésico (mezclado con oxígeno) y en la fabricación del gas mostaza (utilizado como gas de combate).

•El propeno, (nombre común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y otros plásticos, alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros productos químicos.

Por otra parte, Los alquinos son hidrocarburos insaturados, que presentan un triple enlace entre carbonos.

La fórmula general es:

CnH₂n-₂

Según las reglas de IUPAC se nombran con en el prefijo que indica cantidad de átomos de carbonos seguido de la terminación INO. Los alquinos, en la mayor parte de los mismos, se fabrican en forma del acetileno. Una buena parte del acetileno a su vez se utiliza en la soldadura como combustible debido a las altas temperaturas alcanzadas. Los polímeros generados a partir de los alquinos, los polialquinos, son semiconductores  orgánicos y pueden ser dotados parecido al silicio, aunque se trata de materiales flexibles.

El acetileno es un gas de olor etéreo cuando es puro, arde fácilmente en el aire y, si tiene suficiente cantidad de oxígeno, arde con gran desprendimiento de calor (la temperatura de la llama alcanza los 3000 grados centígrados, por lo que se usa en soldaduras y corte de metales.

Del mismo modo, el acetileno (etino) es uno de los alquinos de mayor uso. Es decir, es un gas que cuando se quema en presencia de oxígeno puro produce una llama de alrededor de 2800 ºC por lo que se utiliza en soldaduras. A partir de él también se sintetizan gran cantidad de compuestos orgánicos, siendo el ácido acético uno de los más importantes junto a otros hidrocarburos insaturados capaces de polimerizarse dando plásticos y caucho. La mayor parte de los alquinos se fabrican en forma de acetileno, el cual se utiliza como combustible en la soldadura a gas por las altas temperaturas alcanzadas, también se utilizan alquinos para la síntesis de PVC. Así mismo, se pueden sintetizar polímeros que se denominan polialquinos, que son semiconductores orgánicos, además, se pueden encontrar alquinos en medicamentos llamados citostáticos, los cuales son utilizados como medicamentos antineoplásicos, que son los que se utilizan en las quimioterapias para personas que sufren de cáncer.

Es importante destacar que tanto como los alcanos, alquenos y alquinos son productos derivados de hidrocarburos, por lo tanto se pueden obtener como derivados del petróleo, satisfaciendo el mismo, así como otras necesidades básicas, que la industria petroquímica es muy importante para cada uno de nosotros ya que de allí se derivan diversos productos fabricados, como combustibles o plásticos, que nos otorgan un gran uso cotidiano para diferentes aplicaciones…

       

--Fuentes consultadas:

-Irazábal, Alejandro; De Irazábal, Carmen C. Química Orgánica II AÑO E.M.D.P. Caracas: Ediciones CO - BO (COLEGIAL BOLIVARIANA), 2011. ISBN: 980-262-464-0.

-Rodríguez, María del Pilar. Química Teoría y Práctica 2º año Ciclo diversificado. Caracas: Fundación Editorial Salesiana, 2010. ISBN: 980-630-798-4.

-Irazábal, Alejandro. Problemario de Química Orgánica Ciencias - Segundo Año. Caracas: Editorial DEI Caracas, 1966.

*Imágenes extraídas del libro:

Química Orgánica II AÑO E.M.D.P. Caracas: Ediciones CO - BO (COLEGIAL BOLIVARIANA).