¿Qué son los Macromoléculas?
Macromolécula es un término genérico que designa las sustancias orgánicas con un peso molecular igual o superior a 10.000, constituidas por carbono como espina dorsal principal y oxígeno, hidrógeno y nitrógeno como otros elementos.
Los polímeros sin carbono se denominan polímeros inorgánicos. Los polímeros orgánicos, también conocidos simplemente como polímeros o polímeros, pueden dividirse en dos grandes categorías: polímeros sintéticos y biopolímeros.
El concepto de macromoléculas orgánicas se propuso por primera vez en 1917 y, tras unos 10 años de controversia, se consideró correcto. Posteriormente, la investigación sobre polímeros orgánicos dio lugar a una activa industrialización en el Reino Unido, Alemania y Estados Unidos, y el estallido de la Guerra Mundial propició la creación de una amplia gama de productos elaborados a partir de polímeros orgánicos.
Usos de los Macromoléculas
Hay muchos productos y sustancias a nuestro alrededor que se fabrican a partir de macromoléculas orgánicas. Pueden dividirse en polímeros sintéticos y biopolímeros.
1. Polímeros Sintéticos
Entre estos materiales se encuentran las resinas plásticas, las fibras y el caucho, que se denominan polímeros sintéticos porque se fabrican principalmente a partir del petróleo. Las aplicaciones de los polímeros sintéticos incluyen los productos plásticos en general, la ropa, los neumáticos y las pinturas.
Los polímeros sintéticos se sintetizan artificialmente mediante una reacción denominada polimerización. Los productos fabricados a partir de los polímeros orgánicos sintetizados desarrollan propiedades como fuerza, resistencia al calor, gran transparencia y suavidad. Aunque los polímeros sintéticos tienen muchas ventajas, su desventaja es que se deterioran más rápidamente que los metales. Estas desventajas pueden resolverse mezclando metales y cerámicas con polímeros sintéticos.
2. Biopolímeros
El ADN, el ARN y las proteínas del organismo se denominan biopolímeros, y crean las funciones y estructuras que nos permiten vivir cada día. Otras sustancias extraídas de las plantas se denominan macromoléculas naturales y son un tipo de biopolímero.
Los biopolímeros se producen en el cuerpo humano y en la naturaleza sin intervención humana. Por esta razón, es básicamente imposible que los biopolímeros recombinen libremente los modos de enlace de las sustancias orgánicas, como ocurre con los polímeros sintéticos.
Sin embargo, se está investigando y desarrollando la creación de materiales médicos que puedan incorporarse al organismo mezclando aditivos y polímeros sintéticos con los propios biopolímeros y expresando nuevas funciones.
Principio de Macromoléculas Orgánicas
Una macromolécula es específicamente una molécula grande formada por moléculas más pequeñas (monómeros) conectadas mediante la formación de nuevos enlaces covalentes. En términos sencillos, por ejemplo, cada cuenta es un monómero y todo el collar formado por su unión es una macromolécula.
La polimerización es una reacción en la que los monómeros se unen entre sí para formar macromoléculas orgánicas.
Existe una gama muy amplia de monómeros, en cuanto a la combinación de tipos y número de elementos que los componen, y también una gama muy amplia de polímeros orgánicos que pueden fabricarse a partir de ellos.
Además del carbono, los elementos que componen los monómeros son el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, y el tipo de reacción en la polimerización depende de la estructura molecular del monómero. Las formas específicas de polimerización son las siguientes.
1. Polimerización en Cadena
Se trata de una reacción en la que las especies activas generadas por el iniciador reaccionan con el monómero una tras otra, alargando la cadena molecular. En función de la especie activa, se clasifica en polimerización radical, polimerización aniónica y polimerización catiónica.
2. Polimerización Secuencial
Se trata de una reacción en la que monómeros con dos o más grupos funcionales reaccionan entre sí entre moléculas diferentes para formar enlaces y alargar la cadena molecular. Según el tipo de reacción, se clasifica en policondensación, poliadición o adición-condensación.
Tipos de Macromoléculas Orgánicas
Existen varios tipos de macromoléculas orgánicas. Incluso los polímeros orgánicos fabricados a partir del mismo monómero pueden tener propiedades físicas y prestaciones diferentes cuando el número de repeticiones (peso molecular) es distinto.
A continuación se presentan ejemplos de macromoléculas típicas de cada tipo de polimerización. Los polímeros genéricos suelen tener una abreviatura, que se indica entre paréntesis.
1. Polimerización en Cadena
Polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), alcohol polivinílico (PVA), cloruro de polivinilo (PVC), polimetacrilato de metilo (PMMA).
2. Polimerización Secuencial
Tereftalato de polietileno (PET), poliamida (PA), poliimida (PI), poliuretano (PU), policarbonato (PC), baquelita