QUIMICA GLORIA PONCE MODULO N°3-4° MEDIO

8/3/2019 QUIMICA GLORIA PONCE MODULO N3-4 MEDIO

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Colegio Alberto Blest GanaJvenes emprendedores para el siglo XXICoordinacin Acadmica

Qu son los polmeros?

La materia est formada por molculas que pueden ser de tamao normal omolculas gigantes llamadas polmeros.Los polmeros se producen por la unin de cientos de miles de molculas pequeasdenominadas monmeros que constituyen enormes cadenas de las formas ms

diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas ms seasemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Es difcilpoder imaginar que exista alguna relacin entre la clara del huevo, el papel, unenvase de bebida desechable y el material gentico de una clula. Sin embargo, sianalizamos detenidamente la estructura de las molculas que conforman cada unode los ejemplos sealados, veremos que tienen caractersticas comunes. Porejemplo:

todas estas molculas poseen una masa molecular muy alta, mayor a 10 000unidades, caracterstica por la cual tambin se llaman macromolculas (demacro = grande).

estn formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi

siempre, un patrn determinado. Esta particularidad les confiere el nombre depolmeros, donde cada unidad se conoce como monmero.

Los polmeros se forman por reacciones de polimerizacin ya sea adicin(segenera cuando un "catalizador", inicia la reaccin. Este catalizador separa la unindoble carbono en los monmeros, luego aquellos monmeros se unen con otrosdebido a los electrones libres, y as se van uniendo uno tras uno hasta que lareaccin termina) o condensacin(La reaccin de polimerizacin implica a cadapaso la formacin de una molcula de baja masa molecular, por ejemplo agua.)

Clasificacin de polmeros

A.-Segn su composicin qumica existen:1.- Polmeros inorgnicos estn formados por la polimerizacin de unidadesmonomricas que poseen elementos diferentes al carbono especialmente el silicio yel fosforo. Ejemplo la silicona, cuya estructura se muestra a continuacin

2.- Polmeros orgnicos: estn formados por cadenas hidrocarbonadas o derivadosde ellas. Ejemplo: glicgeno

B.-Segn su origen existen

SUBSECTOR DE APRENDIZAJE: QUIMICANOMBRE GUIA Y/O MDULO DE APRENDIZAJE N3: POLIMEROSNIVEL: 4MEDIOPROFESOR(A)/ES: GLORIA PONCE MARMOLEJOOBJETIVOS GUIA Y/O MODULO DE APRENDIZAJE:

Diferenciar los polmeros segn su composicin y estructuras de sus cadenas.

Clasificar los polmeros segn su origen.

Identificar las reacciones de sntesis que dan lugar a los polmeros.

Identificar las propiedades y caractersticas de los polmeros de adicin y decondensacin.


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1.- En la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polmeros que sedenominan polmeros naturales. Algunos se conocen desde la antigedad, talescomo el algodn, la seda y el caucho. Los polisacridos, las protenas y los cidosnucleicos tambin son polmeros naturales que cumplen funciones biolgicas deextraordinaria importancia en los seres vivos, y por ello se les llama biopolmeros.El hule de los rboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son tambin polmerosnaturales importantes.

2.- Polmeros de transformacin o semisintticos, son aquellos formados a partir depolmeros naturales, como el caucho vulcanizado o el nylon

3.- Polmeros artificiales o sintticos: son los sintetizados en un laboratorio oindustria qumica a partir de reaccin de polimerizacin de unidades monomericasespecficas como el polietileno obtenido por la polimerizacin del etileno.

C.-Segn la estructura de la cadena:1.- Polmeros lineales. El monmero que los genera presenta dos puntos deataque, de modo que la polimerizacin ocurre unidireccionalmente y en ambossentidos.

2.-Polmeros ramificados. El monmero que los origina posee tres o ms puntos deataque, de modo que la polimerizacin ocurre tridimensionalmente, es decir, en lastres direcciones del espacio. Muchas de las propiedades de los polmeros dependende su estructura. Por ejemplo, un material blando y moldeable tiene una estructuralineal con sus cadenas unidas mediante fuerzas intermoleculares dbiles; en tanto,un material rgido y frgil posee una estructura ramificada; un polmero duro yresistente tiene cadenas lineales con fuertes interacciones intermoleculares entre lascadenas. Entre los polmeros ramificados se

encuentran los que tienen formas de redes, estrellas y dendritas.

Tanto los polmeros naturales como los sintticos estn estructuralmente formadospor cadenas carbonadas en las que pueden repetirse monmeros iguales odiferentes. De acuerdo con el tipo de monmeros que constituyen la cadena, lospolmeros se clasifican en: homopolmeros y copolmeros.

a. Homopolmeros. Son macromolculas formadas por la repeticin de unidadesmonomricas idnticas. La celulosa y el caucho son homopolmeros naturales; el

polietileno y el PVC son homopolmeros sintticos.

b. Copolmeros. Son macromolculas originadas por dos o ms unidadesmonomricas distintas. La seda es un copolmero natural y la baquelita, unosinttico. Los copolmeros ms comunes estn formados por dos monmerosdiferentes que pueden generar cuatro combinaciones distintas.

D.- Segn sus propiedades y usos finales, los polmeros pueden clasificarse en:

Elastmeros. Son materiales con muy bajo mdulo de elasticidad y altaextensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero
http://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3merohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3merohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidad


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recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensin ycontraccin los elastmeros absorben energa, una propiedad denominadaresiliencia.

Plsticos. Son aquellos polmeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso,se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay queresaltar que el trmino plstico se aplica a veces incorrectamente para referirse ala totalidad de los polmeros.

Fibras. Presentan alto mdulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permiteconfeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.

Recubrimientos. Son sustancias, normalmente lquidas, que se adhieren a lasuperficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemploresistencia a la abrasin.

Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesin y una alta cohesin,lo que les permite unir dos o ms cuerpos por contacto superficial.
http://es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_sint%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Recubrimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Adhesivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_sint%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Recubrimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Adhesivo


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E.- Segn su comportamiento al elevar la temperatura

Para clasificar polmeros, una de las formas empricas ms sencillas consiste encalentarlos por encima de cierta temperatura. Segn si el material funde y fluye o porel contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polmeros:

Termoplsticos, que fluyen (pasan al estado lquido) al calentarlos y se vuelvena endurecer (vuelven al estado slido) al enfriarlos. Su estructura molecularpresenta pocos (o ningn) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE),polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

Termoestables, que no fluyen, y lo nico que conseguimos al calentarlos es quese descompongan qumicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe auna estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientosrelativos de las molculas.

Elastmero, plsticos con un comportamiento elstico que pueden serdeformados fcilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura.

La clasificacin termoplsticos / termoestables es independiente de la clasificacinelastmeros / plsticos / fibras.

Existen plsticos que presentan un comportamiento termoplstico y otros que secomportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisin delgrupo de los plsticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables"en realidad se haga referencia slo a "los plsticos termoestables". Pero ello no debehacer olvidar que los elastmeros tambin se dividen en termoestables (la granmayora) y termoplsticos (una minora pero con aplicaciones muy interesantes).

Ejercicio 1: Realiza actividad 2 y pagina 16 y 17 de tu texto.

Los Polmeros Naturales

A.-Polisacridos o Carbohidratos: debido al sabor dulce que tienen algunosmonosacridos y disacridos, seles suele llamar azcares. El azcar ms comn queusamos en la casa es un disacrido denominado sacarosa.

Los carbohidratos tambin denominados glcidos o hidratos de carbono, estnformados por carbono, hidrgeno y oxgeno. La glucosa, cuya frmula molecular esC6H12O6, fue el primer carbohidrato obtenido de manera pura. En principio se pensque eran carbonos hidratados (C(H2O)), ya que su relacin mnina de tomos es de1:2:1 (C:H:O), razn por la cual se les denomin hidratos de carbono o carbohidratos.

Segn el nmero de monmeros, los carbohidratos se clasifican en:

Celulosa: La celulosa es un hidrato de carbono que forman las paredes de las clulasvegetales. Es el principal polmero constituyente de las plantas y los rboles. Lamadera, el papel y el algodn contienen celulosa. La celulosa es una excelente fibra

Almidn: es un polmero que se encuentra en las plantas yque forma parte importante de la dieta humana. Alimentoscomo el pan, el maz y las papas se encuentran llenos dealmidn.

Similitudes y diferencias

Almidn de papa.
http://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polietilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polipropilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/PVChttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico_termoestablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3merohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polietilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polipropilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/PVChttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico_termoestablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3mero


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El almidn y la celulosa son dos polmeros muy similares, ambos estn constituidaspor el mismo monmero, la glucosa. Lo nico que los diferencia es su estructura.


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En el almidn, todas las unidades de glucosa repetidas estn orientadas en la mismadireccin. Pero en la celulosa, cada unidad sucesiva de glucosa esta rotada 180alrededor del eje de la columna vertebral del polmero, en relacin a la ltima unidadrepetida.

En nuestro cuerpo existen enzimas especiales que rompen el almidn en unidades deglucosa, as que nuestro cuerpo puede quemarla para producir energa.

Si ests siguiendo una dieta sana, consigues as la mayor parte de tu energa a partirdel almidn. Pero el cuerpo humano no tiene enzimas para destruir la celulosa y aspoder obtener la glucosa.

Algunos animales como las termitas, que comen madera, s son capaces de romper lacelulosa.

Almidn Celulosa

El almidn es soluble en agua caliente y con l pueden hacerse tiles objetos. Lacelulosa, por otra parte, es altamente cristalina y prcticamente no se disuelve ennada.

Existen polmeros naturales de gran significacin comercial como el algodn,formado por fibras de celulosas.

El algodn es una forma de celulosa que empleamos encasi toda nuestra ropa.

El hecho de que sea insoluble en agua caliente esimportante. De lo contrario, nuestra ropa se disolvera allavarla.

La celulosa posee tambin otra fantstica propiedad que

hace posible que se vuelva lisa y achatada cuando lahumedecemos y le pasamos una plancha caliente porencima.

Esto hace que nuestra ropa de algodn se vea elegante (almenos por un tiempo) pero no obstante permite una fcil

limpieza cada vez que la lavamos.

La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y seemplean para hacer telas y papel.

Estructura de los monosacridos y disacridosA. Monosacridos son las unidades elementales de los carbohidratos y, desde elpunto de vista qumico, todos tienen en su estructura el grupo hidroxilo (OH) y elgrupo carbonilo (C=O). Este ltimo puede estar en forma de aldehdo (CHO) o decetona (C=O), existiendo as aldosas y cetosas, respectivamente. De acuerdo con elnmero de carbonos, los monosacridos pueden clasificarse en triosas (tres),tetrosas (cuatro), pentosas (cinco), hexosas (seis), y as sucesivamente.

Algodn: polmero


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ActividadEjercicio 2 Observa las imgenes y, luego, responde.

1. Clasifica estos tres carbohidratos en aldosas y cetosas.

2. Qu diferencia y semejanza hay entre estas tres molculas? Explica.

Ejercicio 3: Ingresa a la pgina www.educacionmedia.cl/web y anota el cdigo11Q4057. Observa las animaciones que muestran cmo se cicla la glucosa y cmo seforma un disacrido. Adems, encontrars informacin sobre los principalescarbohidratos.

Responde la evaluacin de proceso pagina 20 de tu texto.

Quitina: El Polmero de los Amantes de los Mariscos Dentro Suyo!

Otro miembro de los polisacridos es la quitina. Constituye el caparazn de loslangostinos, camarones, cangrejos, langostas de mar y otros crustceos. Es rgida,insoluble... y en cierto modo flexible. Hasta ahora no hemoslogrado hacer polmeros sintticos que posean estamaravillosa combinacin de propiedades. Tampoco hemosdescubierto qu hacer con la quitina, si bien empleamos lacelulosa para un montn de aplicaciones qumicas y parafabricar papel, casas de madera, calzado de madera, etc. Existe un gran campo deinvestigacin acerca de los usos de la quitina para diferentes cosas y quizs algnda podamos hacer ropas o plsticos a partir de ella. Es un rea de investigacinsumamente importante desde el momento en que se emplean polmeros naturalesque provienen de deshechos o recursos renovables. (Usted sabe cuntos camaronespierden anualmente sus caparazones para nosotros?)Qumicamente la quitina es poli(N-acetilglucosamina). Aqu est su estructura:

B.- cidos Nucleicos: los cidos nucleicos son biopolmeros que se encuentran enel ncleo y en el citoplasma de la clula. Existen dos tipos: cido desoxirribonucleico(ADN) y cido ribonucleico (ARN).Mientras el ADN almacena la informacin genticaque es transmitida a la descendencia, el ARN transporta la informacin gentica delADN (ncleo) al citoplasma celular, donde es traducida, leda y puede expresarse.

Composicin de los cidos nucleicos

Los cidos nucleicos son polmeros constituidos por unidades estructurales llamadasnucletidos, que constan de tres componentes: una pentosa (carbohidrato), ungrupo fosfato y una base nitrogenada.1.-Pentosa Es un monosacrido formado por cinco tomos de carbono. En el ADN, lapentosa es la desoxirribosa; mientras que en el ARN, la pentosa es la ribosa.


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2. Grupo fosfato Proviene de la molcula inorgnica cido fosfrico (H3PO4), que alperder los tomos de hidrgeno puede unirse a otros tomos, como grupo fosfato. Elgrupo fosfato est presente en ambos cidos nucleicos unido a la pentosa.

.Base nitrogenada

Es una estructura cclica con propiedades bsicas. Como el ciclo tiene ms de un tipode tomo, estas bases se llaman bases heterocclicas. Hay cinco basesheterocclicas que se encuentran en las molculas de ADN y/o ARN. Dos derivadas dela purina y tres, de la pirimidina.

Ejercicio 4: Compara las estructuras

Estructura de los cidos nucleicos

Los cidos nucleicos presentan diferentes niveles de organizacin, conocidos como

estructuras: primaria, secundaria y terciaria.

Estructura primaria. Es la secuencia de nucletidos de una sola cadena o hebra.Puede presentarse como un simple filamento extendido, o bien doblado sobre smismo.

Estructura secundaria. En el ADN existe una disposicin espacial de dos hebrasde polinucletidos antiparalelas (en sentido contrario), complementarias (con lasbases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrgeno) yenrolladas una sobre otra, formando una espiral o doble hlice. En esta biomolculasde ADN se establecen pares de bases nitrogenadas complementarias, unidasmediante puentes de hidrgeno. Aunque los puentes de hidrgeno son enlaces

fciles de romper, la accin conjunta de cientos de miles de ellos otorga estabilidadal ADN. El ARN, pese a estar constituido por una cadena simple, esta se pliega,generando regiones de apareamiento entre sus bases.


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Estructura terciaria. Corresponde a los diferentes niveles de empaquetamiento dela doble hlice del ADN para formar los Cromosomas. Generalmente, el ADN seasocia con protenas especiales (histonas) para lograr un mayor grado decompactacin.

De esta forma, estas gigantescas molculas pueden ser contenidas dentro delncleo. El ARN presenta tambin estructura terciaria, la que se relaciona con la formaen que se disponen y unen entre s las distintas hebras de ARN.

C.- Proteinas: Las protenas son las macromolculas ms abundantes de la clula,ya que intervienen tanto en aspectos estructurales como en los procesos metablicosde todos los seres vivos. El 50% o ms de la masa libre de agua (peso seco) delcuerpo humano se compone de protenas. Los monmeros de estos biopolmeros sonaminocidos unidos en largas cadenas. Cada aminocido presenta en su estructuraun grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH), representados por lasiguiente estructura molecular:

Cuando dos aminocidos se unen, forman un dipptidos; si son tres, un tripptidos, yas sucesivamente. Si la masa molecular de la macromolcula es inferior a 5000 uma,se denomina polipptidos; en tanto, si la masa es superior a 5000 uma o el nmerode aminocidos que la componen excede las 100 unidades monomricas, estamos en

presencia de una protena. Las protenas cumplen innumerables funciones en nuestroorganismo; por ejemplo: forman parte de estructuras corporales, como los msculos,la piel, el pelo y las uas; participan en la reparacin de tejidos; regulan la mayorade las reacciones metablicas (enzimas); participan en la defensa del organismo(anticuerpos), en la regulacin de funciones corporales (hormonas), e intervienen enla transmisin de impulsos nerviosos (neurotransmisores).

Veinte aminocidos diferentes constituyen las unidades para la construccin de lasdecenas de miles de protenas distintas que participan en prcticamente todos losprocesos biolgicos. Estos aminocidos solo se diferencian en los grupos funcionalesque aporta la cadena lateral R; pueden ser alifticos o aromticos, polares oapolares, cidos o bsicos. El cuerpo humano solo puede sintetizar diez de los veinte

aminocidos. Los otros diez, llamados aminocidos esenciales, deben seraportados por las protenas de los alimentos que consumimos.

Las reacciones de polimerizacin que dan origen a las protenas son reacciones decondensacin similares a las que se utilizan en la fabricacin de algunos plsticos.Cuando dos aminocidos se unen entre s, forman el llamado enlace peptdico,dando como resultado un dipptido, que ahora presenta un grupo amida, quecaracteriza a las protenas. Al formarse el enlace peptdico, el hidroxilo (OH) delgrupo carboxilo de uno de los aminocidos se combina con el hidrgeno (H) delgrupo amino del otro aminocido, y se libera una molcula de agua. El dipptido quese obtiene presenta un grupo amino y un grupo carboxilo. Cualquier otro aminocidopuede reaccionar con uno de estos grupos y unirse, formando as largas cadenas, es

decir, polipptidos o protenas. Las protenas pueden tener diferentes estructuras Estructura primaria Es la secuencia de aminocidos que componen la

cadena polipeptdica en el orden en que se encuentran. Esta secuencia seescribe enumerando los aminocidos desde el grupo amino terminal hasta elgrupo carboxilo terminal. As, un polipptido podra tener la siguienteestructura primaria:

Estructura secundaria Corresponde a la disposicin espacial de la cadenapolipeptdica. Los puentes de hidrgeno que se establecen entre los grupos


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C=O y NH tienden a plegar la cadena, dndole a esta una conformacinespacial estable o estructura secundaria. Hay dos tipos de conformacionesespaciales estables: -hlice y -lmina plegada.

En la conformacin -hlice, la cadena polipeptdica se enrolla helicoidalmente entorno a un eje, y se mantiene unida debido a la gran cantidad de puentes dehidrgeno que se producen entre los grupos C=O de un aminocido y el grupo NHdel cuarto aminocido que le sigue en la secuencia. Los grupos R ms voluminososquedan orientados hacia la periferia de la hlice, logrando disminuir el efectoestrico. Las protenas que forman el pelo tienen una estructura -hlice. En laconformacin -lmina plegada, las cadenas polipeptdicas se alinean unas junto aotras, formando lminas. La estabilidad de esta conformacin se debe a la asociacinde varias molculas con la misma disposicin espacial. Entre estas molculas seestablecen puentes de hidrgeno, formando as una lmina plegada.


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Los grupos R de los aminocidos se disponen por encima o por debajo del plano de lalmina. Las protenas que constituyen la piel se encuentran como cadenasfuertemente unidas entre s, adoptando la estructura de -lmina plegada.

Estructura terciaria La estructura secundaria de la cadena polipeptdicapuede plegarse, adoptando una estructura globular o fibrosa. La formatridimensional que tiene la protena es su estructura terciaria. La estructuraterciaria es la disposicin de toda la estructura secundaria en el espacio y, porlo tanto, del tipo de conformacin que posee la protena en su totalidad. Estaestructura es consecuencia de la existencia de puentes de hidrgenosobrantes o de interacciones diversas que se dan entre los grupos funcionalespresentes en los radicales R de los aminocidos situados en distintasposiciones de la cadena polipeptdica. A menudo, entre cadenas polipeptdicasque contienen el aminocido cistena se enlazan tomos de azufre, formandopuentes disulfuro, SS.

Estructura cuaternaria Est presente solo en las protenas que tienen msde una cadena polipeptdica. As, las cadenas pueden plegarse entre s,conformando la estructura cuaternaria. En esta estructura, cada una de lascadenas constituye una subunidad que se relaciona espacialmente con lasrestantes a travs de uniones intermoleculares, formando un complejoproteico. La mayor parte de las protenas presentan las estructuras primaria,secundaria y terciaria en conjunto, es decir, su estructura molecularcomprende las tres conformaciones. La funcin que desempean las protenasen el organismo est ntimamente relacionada con su estructura molecular.

Ejercicio 4: Qu factores afectan a las protenas?Tiene relacin con ladesnaturalizacin que experimentan?

La seda es otro polmero natural muy apreciado y es una poliamida semejante alnylon. Uno de los polipptidos exclusivos que empleamos desde los comienzosdebido a sus excelentes propiedades fue la seda. La seda fue descubierta por loschinos, mucho antes del nacimiento de Cristo. Est constituida por diminutas orugastratando de hilar capullos para su transformacin en mariposas. Nosotros lesrobamos la seda a las orugas, lo cual las deja sin hacer nada. La seda es hilada paraformar fibras. Las agrupaciones de delgados polmeros individuales conducen a unmaterial ms resistente. Esta es la forma en la que hacemos sogas, por medio dedbiles hebras individuales unidas entre s, de modo tal de que el conjunto seaflexible y resistente. Por tratarse de un polipptido, la estructura de las molculas deseda es inusual. Posee montones de glicina, un aminocido no sustituido. Lossegmentos de glicina son capaces de formar cadenas planas extendidas que puedenempaquetarse perfecta y apretadamente. Esto le confiere a la seda su particular

resistencia y su lustrosa flexibilidad. Estas propiedades exclusivas, especialmente enlos climas clidos y hmedos, hizo que la seda dominara el comercio en el orientedurante siglos. El comercio de la seda entre China y Japn control la economa delas civilizaciones en esa regin por mucho ms tiempo del que cada pas quiereadmitir. Inclusive en Estados Unidos, la seda fue importante antes de la SegundaGuerra Mundial, para la fabricacin de medias. Cuando fue luego empleada parahacer cuerdas de paracadas, las mujeres norteamericanas se vieron sumamentedisgustadas. Esto provoc que las compaas qumicas se pusieran a sintetizar sedaartificial, el nylon, para hacer medias de nylon y as permitir que las mujeresmantuvieran sus pies tibios y los hombres volvieran a luchar en sus guerras.

La lana, protena del pelo de las ovejas, es otro ejemplo de polmero natural.

Las enzimas son unos de los principales tipos de polipptidos y son cruciales para lavida en la tierra. Todos los organismos vivientes emplean enzimas para hacer,modificar y cortar los polmeros que hemos discutidos aqu. Las enzimas soncatalizadores destinados a trabajos especficos. Con gran frecuencia, cada enzimarealiza slo un tipo de tarea o una sola clase de molcula. Esto significa que debehaber montones de enzimas diferentes, todas constituidas por distintascombinaciones de aminocidos unidos de modos nicos en los polipptidos, pararealizar todas las tareas que cualquier organismo viviente necesita. Sabemos que
http://pslc.ws/spanish/fiber.htmhttp://pslc.ws/spanish/fiber.htm


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cada criatura sobre la tierra posee cientos o an miles de enzimas diferentes pararealizar lo que la misma requiere. Lo realmente extrao es que cada una de lasenzimas tiene que estar constituida por otras enzimas. Esto conduce a mecanismosde control sumamente complicados: no tenemos ni la ms mnima idea (en lamayora de los casos) de cmo y cundo la naturaleza decide qu enzimas sonnecesarias, ni cmo stas son activadas o desactivadas. Estamos comenzando adescubrirlo y el estudio de estos sistemas constituye una importante parte de labioqumica y la biologa.


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Aprendemos de la Naturaleza

A medida que usted vaya observando ms de cerca a cada miembro de estasfamilias de polmeros naturales, recuerde sto: la naturaleza nos gan de mano, ycmo! Uno de nuestros trabajos como cientficos es averiguar cmo la naturalezahace un determinado trabajo, as podemos imitarla. Por ejemplo, una vez queaveriguamos por qu la seda posea esas asombrosas propiedades, fuimos capacesde hacer seda sinttica en forma de nylons. An nos queda un largo camino porrecorrer, sin embargo, antes de que podamos hacer ARN y ADN sintticos, lo cualconducir a la vida sinttica. Quizs nunca lleguemos a eso y slo nos quedemosaveriguando cosas que nos conduzcan a una variedad de importantes desarrollos enpolmeros sintticos y otras reas, incluyendo la medicina y la bioqumica. Estoplantea la importante cuestin de que la ciencia es como la vida. No se relaciona slocon una cosa, sino con un conjunto. La ciencia de polmeros no es la nica ciencia einclusive puede no ser la ciencia ms importante (aunque en los negocios nos gustepensar eso!). Es una de las reas que nos pueden ayudar a comprender y emplear elconocimiento que obtenemos a partir del estudio de la naturaleza. En ese sentido,desarrollamos tecnologa. (Nota: Slo para aclarar esta eterna cuestin de ciencia ytecnologa, digamos que ambas cosas son diferentes. La ciencia es el acto de recogerconocimiento mediante la observacin y la experimentacin. La tecnologa es ponereste conocimiento en accin. Ejemplo: mediante la ciencia aprendemos que los gasescalientes se expanden. Luego, mediante la tecnologa, empleamos el principio deexpansin de los gases calientes para fabricar un motor a nafta que pueda hacerarrancar un auto. Ve cmo funciona?) Otra diferencia esencial entre los polipptidosy los nylons es la forma en la que estn constituidos. Los humanos hacemostoneladas de nylons por da en inmensas plantas qumicas, donde se unen molculassimples en grandes cantidades, para dar productos que deseamos o necesitamos. Lanaturaleza es mucho ms cuidadosa y concisa en cmo hacer las cosas. Por cadaorganismo viviente que fabrique una enzima, debe estar involucrada otra enzima uotras especies activas. La sntesis siempre involucra un patrn o un registro de cmose unen los aminocidos individuales para dar el polmero final.

Este patrn o mapa, es el ARN mensajero (mARN). El mensaje que lleva, obviamente,es cmo la enzima involucrada en la fabricacin del pptido debe hacer elpolipptido. Cada aminocido es conducido a la enzima por una molcula portadora yes activado para la incorporacin por una diversa secuencia de reacciones. La enzimaagrega un aminocido por vez, de acuerdo a lo indicado por el mARN. Este es unproceso lento y tedioso, y lleva mucho tiempo.

A veces la enzima se frustra esperando el aminocido correcto y en su lugar, colocauno equivocado. Para compensarlo, la enzima retrocede ocasionalmente para

verificar su trabajo. Si ha cometido un error, comienza un proceso de remocin delaminocido equivocado para insertar el correcto. Los humanos nunca hacemos sto.Si cometemos un error, simplemente rompemos todo y lo tiramos.

Protenas y Polipptidos

Esto resulta en dos propiedades clave. En primer lugar, los segmentos individuales yla molcula entera son pticamente activos, o quirales. Esto significa que son comolos guantes: slo hay una versin derecha y una izquierda. Por alguna razn, lanaturaleza eligi emplear slo la versin izquierda de los aminocidos que sonsintetizados por las plantas y los animales. El hecho de que sea empleado slo uno
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de los dos ismeros conduce a algunas consecuencias estereoqumicas asombrosas.Por ejemplo, los polipptidos naturales pueden formar estructuras helicoidales,mientras que los nylons no. Las conformaciones helicoidales incrementan laestabilidad de los polipptidos naturales. Saba usted que ciertas bacterias puedensobrevivir en agua caliente? Esto es porque sus polmeros naturales han sidoestabilizados por esas estructuras helicoidales. La figura de abajo muestra una deellas, llamada a-hlice. Los pequeos segmentos de esas estructuras helicoidales sonlos que la naturaleza emplea para moldear las enzimas en ciertas formas, de modoque puedan realizar su magia cataltica. Por ejemplo, un segmento flexible ovillado alazar puede estar conformado por dos segmentos a-hlice, de modo de poderreaccionar en algn sustrato.


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Estamos comenzando a comprender cmo la naturaleza agrupa estas molculas yhemos encontrado la forma de hacerlo nosotros mismos. Sin embargo, no somosmuy buenos en sto y no podemos lograr que las grandes molculas varen de modoeficiente. La razn es que si cometemos un error, arruinamos toda la molcula y nosabemos cmo repararla. El instrumento que fue empleado para fabricar anlogossintticos de polipptidos se llama "sintetizador de pptidos". Dicho instrumento estconstruido alrededor de diminutas hebras de polmero que unimos al primeraminocido que deseamos colocar en nuestra cadena polipeptdica. (Esto sedenomina Mtodo de Sntesis de Merrifield. El empleo de hebras polimricas fue unaidea sumamente creativa y Robert Merrifield gan el premio Nobel por sto, all enlos aos '50). Podemos tomar un aminocido activado, similar a lo que emplea lanaturaleza y unirlo por medio de un enlace amida. Repetimos este proceso una y otravez, tratando de que esta reaccin se verifique en todo momento, en cada molculay en cada hebra. A veces no somos muy afortunados y perdemos algn aminocido.Esto quiere decir que algunos de los polipptidos tienen unidades faltantes, lo cualsiempre conduce a mezclas de productos buenos y malos, en los cuales los primerospueden ser los minoritarios. Esto empeora cuanto ms grande sea el polipptido queestamos tratando de hacer y es uno de los principales problemas que tenemos en lafabricacin de polipptidos. Si pudiramos descubrir cmo volver atrs y revisar cadauna de nuestras adiciones, corrigiendo los errores que vayamos cometiendo, quizspodramos hacer un trabajo tan bueno como el de la naturaleza. Quizs.,Ustedprobablemente se est preguntando porqu querramos hacer el mal trabajo defabricar anlogos sintticos que la naturaleza realiza tan bien (y si no se lo estpreguntando, de todos modos coopera).

Existen muchas razones, una de las cuales es simplemente descubrir cmo lo hace lanaturaleza. Otra es averiguar porqu los pptidos y las enzimas trabajan de la formaen que lo hacen. No siempre es claro para nosotros, meros mortales, porqu unasecuencia dada de aminocidos hace que un polipptido asuma una cierta forma oestructura. Estas estructuras son cruciales para saber cmo los polipptidos hacen eltrabajo que la naturaleza les encomend. A veces, cuando comprendemos el modoen que la naturaleza une estas molculas, podemos hacer anlogos sintticos quecumplan la misma funcin, pero que sean ms fciles de fabricar. Esto ha conducidoal desarrollo de nuevas drogas y al tratamiento de algunas enfermedades genticas.

La naturaleza tambin hace cosas en forma diferente a nosotros, sintetizandopolipptidos en agua. La mayor parte de nuestras sntesis, de hecho, no empleanagua. Sintetizamos nuestras poliamidas en txicos solventes orgnicos. Esto nosocasiona un problema: qu hacemos con los solventes orgnicos cuandoterminamos la sntesis? A veces los incineramos, pero ms frecuentemente,intentamos reciclarlos. En primer lugar, no slo se estn cotizando cada vez ms

caros (comparados con la econmica agua que tenemos en todas partes, o en casitodas) sino que debemos responsabilizarnos de su reciclado, purificacin y ubicacinfinal. Un ejemplo de cmo la naturaleza emplea el agua en este sentido y que nisiquiera hemos averiguado an, es la produccin de seda de araa. Las araas tejensus telas a partir de soluciones de polipptidos en agua. Estas soluciones pasan atravs de la diminuta glndula hilandera de la araa y son rpidamente extendidaspara formar las telaraas que todos hemos visto y a veces en las que nos hemosenredado. Lo realmente extrao es que una vez que estas telaraas se forman, ya noson solubles en agua. Si tan slo pudiramos averiguar cmo las araas hacenprimero la seda en agua y luego tejen sus telas a partir de la misma, podramoshacer nylon de la misma forma. Esto nos ahorrara muchos problemas de tratamientode residuos... y dinero.

Ejercicio 5: Qu plantea este texto aprendamos de la naturaleza?.Identifiqueetapas del mtodo cientfico.

Polmeros sintticos

Muchos de los materiales que utilizamos a diario estn hechos de polmerossintticos, es decir, macromolculas creadas en un laboratorio o en la industria. Elpolietileno de los envases plsticos, el poliuretano de las zapatillas y el rayn de una


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prenda de vestir son polmeros sintticos. Por mucho tiempo solo se usaronpolmeros naturales, como la celulosa, en la fabricacin de papel, o algodn, en laconfeccin de prendas de vestir. Sin embargo, con el paso del tiempo, el objetivo fueimitar y sintetizar estos polmeros naturales. Hoy da ni siquiera nos podramosimaginar un mundo sin ellos: ropa que no se arruga, recubrimientos sintticos enbaos y cocinas, aparatos electrodomsticos y un sinnmero de otras cosas.

En el pasado, solo disponamos del caucho natural, que es un polmero del isopreno opoliisopreno que se extrae de la savia o ltex de ciertos rboles tropicales nativos deSudamrica. Este es un material pegajoso, blando cuando se le aplica calor, duro yfcil de quebrar en fro. El caucho natural se produce cuando se enlazan entre s lasmolculas de isopreno (2-metil-1,3-butadieno), mediante la accin de ciertas enzimasque posibilitan que todos los monmeros unidos se conformen en sus ismeros cis. Elnorteamericano Charles Goodyear (1800-1860) mezcl accidentalmente en unaestufa caliente azufre y caucho, obteniendo as un material que no se funda ni sepona pegajoso al calentarlo, y tampoco se quebraba cuando se le someta a bajastemperaturas. Bautiz a este nuevo material con el nombre de caucho vulcanizado.El proceso se llama vulcanizacin.


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En l, el azufre provoca el entrecruzamiento de las cadenas del polmero, a travs dereacciones que se producen entre algunos de los dobles enlaces CC, como semuestra a continuacin:

El PVC (cloruro de polivinilo) fue descubierto accidentalmente por Henri VictorRegnault en el ao 1838, por medio de la exposicin directa del cloruro de vinilo a laluz del da. Sin embargo, no advirti la importancia de su descubrimiento. En 1872,Eugen Baumann fue el primero en sintetizar polmeros derivados de haluros de vinilocon propiedades fsicas relacionadas con un plstico.

En 1954, Giulio Natta, siguiendo la lnea de trabajo de Karl Ziegler, logr obtenerpolipropileno de estructura muy regular, denominado isotctico (polmero que tienetodos los grupos metilo del mismo lado del esqueleto hidrocarbonado). Esto se logrseleccionando el catalizador apropiado para la polimerizacin. La importancia de sutrabajo y el empleo de nuevos catalizadores revolucionaron el campo de la qumicaindustrial.

Polmeros por polimerizacin de adicin


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Polmeros por polimerizacin por condensacin


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Los polmeros sintticos son materiales indispensables en la vida cotidiana;los

empleamos para mantener calefaccionados nuestros hogares, para hacer ms ligeroslos automviles y los computadores, para conservar ms frescos nuestros alimentos,en prendas de vestir, entre otros. El siglo 20 fue llama del siglo del plstico, enmenos de cuarenta aos hemos aumentado la contaminacin del medio ambiente,piensa que si todos los chilenos botamos un kg de basura al da, generamos 15millones de kg de basura diarios y no reciclamos. Qu heredaremos a las futurasgeneraciones?

Ejercicio 6:Cmo nos hacemos cargo de la basura polimrica que botamos?Menciona ideas que permitan combatir la contaminacin por plstico, piensa enenvases de yogurt, paales, pantalla de computador, envoltorios etc.

QUIMICA GLORIA PONCE MODULO N°3-4° MEDIO

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