Name: polymer chains and how they form
Uploaded: 2020-09-24T15:06:53.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Un polímero es una cadena de moléculas pequeñas, llamadas monómeros, que se mantienen unidas por enlaces covalentes. Los organismos pueden sintetizar polímeros biológicos o los científicos pueden sintetizar polímeros en el laboratorio. Los polímeros naturales incluyen el ADN, el material genético que se encuentra en todos los organismos vivos, y las proteínas, polisacáridos y lípidos, los componentes básicos de la vida.Los plásticos son algunos de los polímeros sintéticos más comunes e incluyen al nailon, polietileno y teflón. El proceso de unión de los monómeros entre sí para formar una molécula más grande se conoce como polimerización. Los monómeros se polimerizan mediante dos mecanismos de reacción distintos, La polimerización por condensación ocurre cuando dos monómeros con un átomo de hidrógeno reactivo y un grupo hidroxilo, respectivamente, se unen entre sí, ocurriendo la liberación de agua como subproducto.La mayoría de los polímeros naturales se forman mediante reacciones de condensación. Además de la polimerización, los monómeros con enlaces dobles carbono-carbono se unen entre sí para formar un polímero sin la generación de ningún subproducto a través de la liberación de átomos. Los polímeros que se componen del mismo tipo de monómeros se conocen como homopolímeros y los que se componen de diferentes tipos de monómeros se conocen como heteropolímeros.La celulosa, el polímero natural más abundante, es un homopolímero de glucosa, mientras que la agarosa, un polímero de origen marino, es un heteropolímero de galactosa y 3, 6-anhidro-L-galactopiranosa. Los polímeros tienen varias estructuras dependiendo de su tipo de monómeros. Los polímeros lineales son largas cadenas de monómeros.Por ejemplo, la celulosa es un polímero lineal que se mantiene unido por enlaces beta 1, 4-glicosídicos. Los polímeros ramificados tienen cadenas que se separan de la cadena principal, como la amilopectina, un componente del almidón que se ramifica después de 24 a 30 monómeros a través de enlaces alfa 1, 6-glicosídicos. Los polímeros reticulados tienen dos o más cadenas que se mantienen juntas en varios puntos como una escalera, como un polímero de escalera de silicio construido sintéticamente, o forman una red compleja de cadenas entrelazadas, como el gel formado por pectinas en jaleas y mermeladas.

polímeros

La palabra polímero se deriva de las palabras griegas “poli”, que significa “muchos” y “mer”, que significa “partes”. Los polímeros son cadenas largas de moléculas compuestas por unidades repetitivas de moléculas más pequeñas, conocidas como monómeros. O bien ocurren naturalmente, como el ADN y las proteínas, o pueden construirse sintéticamente, como los plásticos. Tienen diversas características estructurales, como cadenas lineales, cadenas ramificadas o redes complejas, que contribuyen a las propiedades que exhiben. Además, los grupos funcionales que pueden estar presentes en un polímero definen sus propiedades. Las unidades individuales de un polímero se mantienen juntas por enlaces covalentes estables que se producen a través de la adición o la polimerización por condensación.
 Polimerización por adición
 La polimerización por adición ocurre cuando los monómeros que participan en la reacción tienen enlaces dobles. Esta reacción requiere la presencia de una molécula externa que tiene un electrón de valencia no apareado para iniciar la reacción. Este electrón no apareado es altamente reactivo y forma un enlace con uno de los enlaces dobles en un monómero, lo que lleva al monómero a tener un electrón de valencia no apareado. Este electrón de valencia no apareado entonces se asocia con otro monómero con enlaces dobles que conducen a una reacción en cadena donde la molécula sigue agregando otros monómeros con enlaces dobles a ella. Esto resulta en la formación de una cadena de monómeros, con el que se agregó más recientemente teniendo un electrón de valencia no apareado. Esta reacción por adición continúa hasta que dos cadenas con electrones no apareados reaccionan entre sí para formar un enlace. Esto elimina cualquier electron de valencia no pareados, resultando en la terminación de la reacción.
 Polimerización por condensación
 La polimerización por condensación, también conocida como polimerización por crecimiento gradual, requiere un catalizador, como un ácido o una enzima, y los monómeros deben tener al menos dos grupos funcionales reactivos, como aminas o ácidos carboxílicos. Los grupos funcionales de los monómeros reaccionan entre sí para formar vínculos como los de éster o amida y van acompañados de la pérdida de una molécula pequeña, como el agua. La polimerización por condensación es una reacción más lenta en comparación con la polimerización por adición y, en muchos casos, requiere la presencia de calor.
 Este texto está adaptado de<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons"> Openstax, Química 2e, Capítulo 20.1: Hidrocarburos</a>.

Polímeros

La palabra polímero se deriva de las palabras griegas "poly" que significa "muchos" y "mer" que significa "partes". ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TÉRMINOS Y CONCEPTOS CLAVE

Polymers

polymer chains and how they form

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words &quot;poly,&quot; meaning many, and &quot;mer,&quot; meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics.

A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a polymer are held together by stable covalent bonds.

Polymers can form through addition polymerization or condensation polymerization. Addition polymerization happens when monomers with double bonds react in the presence of an external molecule with an unpaired valence electron. That unpaired electron starts a chain reaction as monomers keep joining one after another. The reaction ends when two chains with unpaired electrons bond together and no unpaired electrons remain.

Condensation polymerization is also called step-growth polymerization. It needs a catalyst, such as an acid or an enzyme, and monomers must have at least two reactive functional groups, such as amines or carboxylic acids. These groups react to make linkages like esters or amides, and a small molecule such as water is lost. This process is slower than addition polymerization and often requires heat.

Polymer Chains and How They Form

functional groups

Functional Groups in Organic Chemistry

Functional groups in organic chemistry are groups of atoms that give molecules specific properties. When these groups attach to a carbon skeleton, they can change how the molecule behaves. Some functional groups make a molecule hydrophilic, or water-attracting. Others make it hydrophobic, or water-repelling. Functional groups are a key part of organic chemistry and are also found in major biological molecules. They appear in carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids. Each functional...

structure of lipids

Lipids, Fats, and Cell Membranes

Lipids are nonpolar molecules that do not mix well with water. They are hydrophobic, which means “water fearing,” because they contain mostly nonpolar carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds. In cells, lipids store long-term energy as fats, help insulate plants and animals, and form protective water-repellent layers on feathers and fur. They are also part of cell membranes and serve as building blocks for many hormones. Common lipids include fats, oils, waxes, phospholipids, and steroids. A...

chemistry of the cell

Cell Chemistry: Water and Macromolecules

Cell chemistry includes water, organic molecules, and inorganic ions. These materials shape how cells store energy, build structures, and carry out life processes. Most cellular chemistry and metabolism happen in the watery cytoplasm. Water is a key part of the cell because it has special properties tied to its polarity. In a water molecule, hydrogen and oxygen form polar covalent bonds, so the molecule has no net charge but does have a slightly positive end and a slightly negative end. Oxygen...

dna base pairing

Chargaff’s Rules and DNA Pairing

Chargaff’s rules and DNA base pairing explain how DNA strands match up. In double-stranded DNA, adenine (A) pairs with thymine (T), and guanine (G) pairs with cytosine (C). Chargaff also found that A equals T, G equals C, and the total amount of purines (A and G) equals the total amount of pyrimidines (C and T). Watson and Crick later showed why these matches matter. A forms two hydrogen bonds with T, while G forms three hydrogen bonds with C. These pairings keep the DNA double helix a...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrates as Energy and Storage Molecules

Carbohydrates are important energy sources in human and animal diets. Grains, fruits, and vegetables are natural sources of carbohydrates. They help provide energy to the body, especially through glucose, a simple sugar found in starch and many staple foods. Carbohydrates are identified by the stoichiometric formula (CH2O)n, where n is the number of carbons in the molecule. This means the ratio of carbon to hydrogen to oxygen is usually 1:2:1. The name carbohydrate comes from this pattern,...

protein and protein structure

How Protein Shape Controls Function

Proteins are a major class of organic molecules in living systems, and their shape helps determine what they do. They can act as structural, regulatory, contractile, or protective molecules. They also take part in transport, storage, membranes, toxins, and enzymes. All proteins are polymers of amino acids arranged in a linear sequence. A protein’s function depends on its three-dimensional form. For example, an enzyme works when its active site can bind a specific substrate. If local changes or...

amino acids

Amino Acids and Protein Building

Amino acids are the building blocks of proteins. Each amino acid has the same basic structure. A central carbon atom, called the alpha carbon, is bonded to an amino group, a carboxyl group, and a hydrogen atom. Each amino acid also has an R group, or side chain, attached to the central carbon. The R group is different for every amino acid. It helps determine whether an amino acid is acidic, basic, polar, or nonpolar. Scientists call these molecules amino acids because they contain both amino...

peptide bonds

Peptide Bond Formation and Shape

Peptide bonds join amino acids into peptides and polypeptides. They form when the carboxyl group of one amino acid reacts with the amino group of another. This dehydration reaction releases a water molecule and creates a covalent link. As more amino acids are added, the chain becomes a polypeptide. Each polypeptide has a free amino group at one end. This end is the N-terminal, or amino-terminal. The other end has a free carboxyl group. This end is the C-terminal, or carboxyl-terminal. The...

nucleic acids

DNA and RNA: Genetic Instructions

DNA and RNA are the nucleic acids that store genetic information and help direct cell activity. These macromolecules carry the cell’s genetic blueprint and the instructions it uses to function. DNA is the genetic material in all living organisms, from single-celled bacteria to multicellular mammals. In eukaryotic cells, DNA is found in the nucleus and also in organelles such as chloroplasts and mitochondria. In prokaryotes, DNA is not enclosed in a membrane. The full genetic content of a cell...

dna replication

DNA Copying: Leading and Lagging Strands

DNA replication copies genetic material before a cell divides. Each original DNA strand serves as a template for a new complementary strand. The result is semiconservative replication, which means each new DNA molecule contains one old strand and one new strand. The two daughter cells then receive DNA with the same sequence. Replication starts when helicase separates the two strands of the double helix. This creates a Y-shaped replication fork. Primase then adds short RNA primers that give DNA...

from dna to protein

The Genetic Code and Codons

The genetic code and codons explain how cells turn DNA information into proteins. Genes first direct the sequence of mRNA, and mRNA then directs the sequence of amino acids that make up proteins. Specific proteins and RNAs carry out this decoding. Cells copy DNA into mRNA so the original DNA stays protected while the cell uses the message for protein synthesis. Copying DNA to RNA is relatively simple. One nucleotide is added to the mRNA strand for every nucleotide read on the DNA strand.

polymers

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words "poly," meaning many, and "mer," meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics. A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers and how addition and condensation polymerization create natural and synthetic materials like DNA, proteins, and plastics.

Polymer Chains and How They Form | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Química da vida a los conceptos de química general mediante lecciones de vídeo basadas en animaciones, concisas y fáciles de entender. Además, en los vídeos de científicos en acción, se muestran experimentos de investigación clásicos y originales realizados en laboratorios de todo el mundo.

Polymer Chains and How They Form

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