Polimerización en cadena (incluye la de adición)

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La característica esencial de la polimerización en cadena es la presencia de un punto activo (A*) al final de algunas cadenas, que permite el crecimiento del polímero. El crecimiento se efectúa por adición sucesiva de monómeros al nivel del punto activo. Este punto puede moverse sobre la misma cadena. Así, podemos tener cadenas ramificadas.


La reacción de poliadición se efectúe en tres grandes etapas:

- La iniciación: corresponde a la activación de una molécula de monómero. La activación de un monómero A es posible por un iniciador R*.

                       A + R-  R*

- La propagación: corresponde a la propagación del punto activo a otras monómeros. La actividad de este monómero activo puede propagarse a otros monómeros.

                       A* + A -  AA*

Así la propagación será la repetición de esta forma de ecuación:

                   A + A*-  AA* -   AAA* -  AAAA*...


- La terminación: se produce cuando un polímero activado en final su cadena encuentra una especia que desactiva esta cadena.

                       /\/\/\/\/\/\/\-AA* -  /\/\/\/\/\/\/\-AA

Para que la poliadición se produzca es necesario que los monómeros tengan enlaces insaturados tal como:

            CH2 =CHX -  olefinas
            CH2 =CX –CH =CH2 -  dienos 
            CH ≡ CH -  acetileno

O tener una estructura de anillo:


Caprolactama


El polímero tiene la misma estructura química que el monómero en la cadena de policondensación. De hecho, la proporción de A * en el centro de la reacción es muy baja. Si ponemos tantos como de R que de A, todos los monómeros son activos desde el principio y no sucede nada, porque dos centros activos no reaccionan con los demás. En la polimerización en cadena, cada monómero activado tiene que reaccionar con un monómero inactivo.

                    Ejemplo:  
                                       

Es necesario contar con una pequeña cantidad de iniciador. Así, la concentración de un iniciador es del orden de 10-5 M, mientras que la concentración de monómero es de aproximadamente 0,5 M.

Problema Se tiene una muestra de polietileno que contiene 4000 cadenas con masas moleculares entre 0 y 5000 g/mol; 8000 cadenas con masas moleculares entre 5000 y 10 000 g/mol; 7000 cadenas con masas moleculares 10 000 y 15 000 g/mol y 2000 cadenas con masas moleculares entre 15 000 y 20 000 g/mol. Determine la masa molecular promedio en masa y la masa molecular promedio en número de cadenas.

4000 cadenas de entre 0 y 5000 g/mol

8000 cadenas de entre 5000 y 10000 g/ mol

7000 cadenas de entre 10000 y 15000 g/mol

2000 cadenas de entre 15000 y 20000 g/mol Pues la masa molecular promedio en número de cadenas Mn sería:

(4000/21000)*2500+(8000/21000)*7500+(7000/21000)*12500+(2000/21000)*17500=9166,7g/mol

2500 es la media entre 0 y 5000, 7500 es la media 5000 y 10000, 12500 media entre 10000 y 12500 y 17500 media entre 15000 y 20000.

21000 es la suma de 4000+8000+7000+2000

Y la masa molecular promedio en masa sería

(10000/192500)*2500+(60000/192500)*7500+(87500/192500)*12500+(35000/192500)*17500=11331.2 g/mol

10000 es 4000 cadenas por la masa promedio, es decir, la media entre 0 y 5000

60000, 87500, 35000, igual para sus casos, es decir, por ejemplo, 60000= 8000* (10000+15000)/2

192500, sería la suma de los Mi, es decir, M1= 4000*2500, M2= 8000* 7500.... y así sucesivamente.

Hay que tener en cuenta que la suma de los Mi sale 19250000, lo que pasa es que con los demás cálculos se van algunos ceros.