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Questions and Answers
Los polímeros reticulados tienen cadenas y ramificaciones entrelazadas en tres direcciones del espacio.
True
Los polímeros amorfos presentan un alto grado de ordenación espacial.
False
La cristalinidad de un polímero está relacionada con su densidad y orden estructural.
True
La terminación de los polímeros solo puede ocurrir mediante la unión de extremos activos de cadenas poliméricas.
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Los polímeros semicristalinos son 100% cristalinos.
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A mayor tamaño de las cadenas poliméricas, mayor probabilidad de cristalizar.
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La tacticidad isotáctica y sindiotáctica está relacionada con un mayor grado de cristalinidad (GC).
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La flexibilidad de los polímeros aumenta con el grado de cristalinidad.
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Los polímeros termostables son reciclables debido a su estructura reversible.
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El límite elástico de un material no está relacionado con la deformación elástica.
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A mayor polaridad molecular, mayor grado de cristalinidad (GC).
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Los polímeros termoplásticos requieren altas temperaturas para su procesado y son reciclables.
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Las temperaturas de fusión de los polímeros cristalinos son variables.
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La combustión directa de biomasa se lleva a cabo en ausencia de O2.
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La pirólisis produce principalmente gas pobre y aceites piro leñosos.
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La gasificación se realiza a temperaturas superiores a las de la pirólisis.
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Los métodos biológicos son más adecuados para la biomasa seca.
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El gas de síntesis producido en la gasificación puede ser utilizado para crear combustibles líquidos.
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El ácido poliláctico (PLA) es conocido por su buena permeabilidad a células óseas.
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La biomasa solo se refiere a sustancias orgánicas de origen reciente.
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Los biocarburantes de 1ª generación se producen exclusivamente de residuos forestales.
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La quitina y el colágeno son considerados biocomposites.
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La producción de energía a partir de biomasa no genera emisiones de CO2.
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Los biocomposites aumentan la bioactividad del polímero al incorporar una fase de refuerzo.
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El biodiésel se produce a partir de cultivos alimentarios con bajo contenido en aceite.
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Los biocarburantes son la menor fracción dentro de los biocombustibles.
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Los biocombustibles de primera generación utilizan principalmente materias primas no alimentarias.
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Una de las ventajas de los biocombustibles de segunda generación es que no compiten con cultivos alimentarios.
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Los biocombustibles de primera generación tienen mayor eficiencia energética que los carburantes de origen fósil.
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La producción de biocombustibles de primera generación puede contribuir a la pérdida de biodiversidad.
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El uso de biomasa residual para biocombustibles es una estrategia para reducir la dependencia de petróleo importado.
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Los procesos de transformación de la biomasa en biocombustibles de segunda generación están completamente establecidos.
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Una desventaja de los biocombustibles de primera generación es su bajo coste de producción.
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Los biocombustibles de segunda generación están menos contaminantes que los de primera generación.
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Study Notes
Reacciones rápidas
- Las reacciones rápidas se unen 1000 unidades monoméricas en 10-2 a 10-3 segundos.
Terminación
-
Dos maneras:
- Extremos activos de dos cadenas poliméricas se unen formando una molécula no reactiva.
- Extremo activo de una cadena se une a otra especie química con un enlace activo simple. Este método no se utiliza en la industria por necesitar añadir otra especie.
Arquitectura de las Cadenas Polimericas
- Lineal: Cadena simple formada por unión de unidades repetidas.
- Ramificado: Cadena principal conectada lateralmente a cadenas secundarias. Las ramificaciones son producto de reacciones locales.
- Entrecruzado: Cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones. Se induce por reacciones químicas a temperatura alta.
- Reticulado: Macromoléculas con cadenas y ramificaciones entrelazadas en las tres dimensiones del espacio. La red tridimensional resulta de tres puntos covalentes activos.
Orden estructural del polímero
-
Amorfos: No hay ordenamiento espacial o es muy bajo.
-
Cristalinos: Las cadenas se ordenan de forma regular.
-
Puntos clave sobre la cristalinidad:*
-
A mayor cristalinidad, mayor orden estructural y mayor densidad.
-
No hay polímeros 100% cristalinos, estos serían muy rígidos y frágiles.
-
Los polímeros son semicristalinos, y sus propiedades dependen del grado de cristalinidad.
-
El grado de cristalinidad se define por la cinética de las reacciones de polimerización y la configuración de las cadenas.
-
Un menor tamaño de las cadenas aumenta la probabilidad de cristalización.
-
El grado de cristalinidad (GC) puede variar según:*
-
Regularidad de la cadena:
- Mayor copolimerización, ramificaciones y peso molecular, menor GC.
-
Tacticidad:
- Isotácticos y sindiotácticos: Mayor GC.
- Atáctico: Menor GC.
- Mayor polaridad molecular, mayor GC.
-
Conforme aumenta el GC:*
-
Aumenta la densidad respecto al polímero amorfo.
-
Aumenta la rigidez y la fragilidad (Mayor Módulo Young).
-
Disminuye la flexibilidad (resiliencia y ductilidad).
-
Aumenta la resistencia a deformación por calor.
-
Aumenta la resistencia química.
-
Se presentan temperaturas de fusión fijas.
-
Solo estructuras poliméricas sencillas tienden a cristalizar, y el GC no suele superar el 50%.
Ensayos Mecánicos
- Deformación elástica: Proporcional al límite elástico.
- Punto de fluencia: Cambio de la ordenación física, pasando de deformaciones elásticas a permanentes.
- Límite de ruptura: Punto final del ensayo, donde el material se rompe.
Comportamiento térmico
-
Termostables: Moldeables por calentamiento, fijan su estructura irreversiblemente al enfriar.
- Generan nuevos entrecruzamientos a altas temperaturas.
- No son reciclables.
- Mayor resistencia al impacto, disolventes, permeabilidad a gases y temperaturas extremas que los termoplásticos.
- Dificultad de procesamiento por el carácter quebradizo del material.
- Termoplásticos: Deformables a temperatura ambiente, líquidos al calentar y endurecen al enfriar.
Algunos biopolímeros
- Ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico (PGA) y sus copolímeros.
- Hidroxiapatita (HA):Ca10(PO4 )6 (OH)2.
- Polihidroxialcanoatos (PHA).
- Quitina y colágeno.
Biocomposites
-
Interés de añadir una fase de refuerzo a una matriz polimérica:
- Mejora el comportamiento mecánico y la integridad estructural.
- Aumenta la bioactividad del polímero.
-
Interés en PLA/PGA:
- Buena permeabilidad a células óseas.
- Rápida consolidación del tejido óseo neoformado sin inflamación.
- Utilidad en el mantenimiento de crestas alveolares.
Biocombustibles
- La demanda energética global y los problemas ambientales de los combustibles fósiles han impulsado la búsqueda de alternativas renovables.
- Se utiliza un 21% de energías renovables y un 12% de biocombustibles/bioenergía en el abastecimiento energético actual.
Biomasa
- Sustancia orgánica renovable de origen animal o vegetal.
- La bioenergía es la energía solar almacenada en los seres vivos.
- Se supone que el balance de CO2 es nulo, pero el transporte y la producción también emiten CO2.
Biocarburantes
- Son la mayor fracción de los biocombustibles.
- Primera generación: Obtenidos de cultivos alimentarios con alto contenido en azúcar, almidón (bioetanol), o aceite (biodiésel).
- Siguientes generaciones: Emplean biomasa no alimentaria, residuos de cosechas o forestales, cultivos energéticos no alimentarios, fracción lignocelulósica de residuos sólidos, biomasa de algas o microalgas.
- Más de 2/3 de los biocombustibles son de primera generación, lo que causa preocupación por el uso de tierra y agua.
- Hay un creciente interés en el uso de biomasa residual, ya que es un recurso local y disponible.
Ventajas e inconvenientes de biocombustibles de primera generación
-
Ventajas:
- Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
- Bajos costes del proceso productivo.
- Reducción de la dependencia de la importación de petróleo.
- Fuente de energía renovable.
- Oportunidades para el sector agrícola.
-
Inconvenientes:
- Menor eficiencia energética.
- Competencia con los alimentos.
- Necesidad de insumos e impacto ambiental asociado.
- Destrucción de hábitats.
Ventajas e inconvenientes de biocombustibles de segunda generación
-
Ventajas:
- No compite con cultivos alimentarios.
- Diversificación de productos.
- Valorización de biomasa residual.
-
Inconvenientes:
- Procesos de transformación complejos y caros.
- Necesidad de adaptar motores.
- Variabilidad y heterogeneidad de las materias primas.
Métodos de conversión de biomasa
-
Termoquímicos: Utilizan calor para transformar biomasa en energía. Muy desarrollados para biomasa seca:
- Combustión directa.
- Pirólisis.
- Pirólisis flash.
-
Biológico o bioquímico: Más apropiados para biomasa húmeda, basados en fermentaciones:
- Fermentación metálica (biogás).
- Fermentación alcohólica (bioetanol).
- Fermentación acetobutílica (biobutanol).
- Reacciones químicas:
- Transesterificación (biodiesel).
Métodos termoquímicos
- Combustión directa: En exceso de O2 y Tª elevada, produciendo energía calorífica, residuos gaseosos y sólidos.
- Pirólisis: Combustión incompleta a Tª alta en condiciones anaerobias, produciendo carbón vegetal (sólido), aceites piroleñosos (líquido), y gas pobre (gaseoso).
- Pirólisis flash o gasificación: Realizada a Tª mayores que la pirólisis con cantidades limitadas de O2. Optimiza la conversión a gas pobre o gas de síntesis. El gas es más versátil que la biomasa original, con menores problemas de contaminación.
- Gas de síntesis: Se puede utilizar para la síntesis de combustibles líquidos.
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Description
Este cuestionario abarca la química de polímeros, incluyendo sus reacciones rápidas, terminación, y diferentes arquitecturas. Aprende sobre la formación de cadenas lineales, ramificadas, entrecruzadas y reticuladas. Ideal para estudiantes de química avanzada.
