8.2
Reacción en cadena de radicales libres y polimerización de alquenos
La conversión de alquenos en compuestos de alto peso molecular, llamados "polímeros", es una reacción comercialmente significativa. El fragmento estructural recurrente más pequeño del polímero se denomina unidad de repetición, y el subíndice n denota el número de tales piezas a lo largo de la cadena.
Por ejemplo, el propileno, en presencia de un iniciador de radicales y calor o luz, produce polipropileno por un mecanismo de radicales libres.
El paso de iniciación implica la escisión de un enlace oxígeno-oxígeno en un iniciador como el peróxido de benzoilo. El radical benzoiloxi se descompone aún más en un radical fenilo y dióxido de carbono. Un iniciador de radicales azoicos, como el azoisobutironitrilo, produce radicales isobutironitrilo y nitrógeno molecular a través de una descomposición impulsada por la entropía.
El radical iniciador se añade al doble enlace de un alqueno, como el propileno, para formar un nuevo radical en el segundo paso.
Una vez iniciada, la cadena se propaga a través de la adición continua de unidades de alqueno monomérico a los sitios activos de la cadena polimérica y, por lo tanto, el proceso se denomina polimerización de crecimiento en cadena.
La adición regioespecífica de monómeros para producir radicales altamente sustituidos forma polímeros con enlaces de cabeza a cola.
La terminación se produce cuando los dos radicales de la cadena en crecimiento se combinan cara a cara. El proceso de terminación alternativo es la abstracción del átomo de hidrógeno alfa del radical activo por otro radical de cadena, lo que conduce a las cadenas de productos no radicales.
El mecanismo de polimerización del etileno se caracteriza por la formación de varias ramas de butilo en la cadena polimérica.
La abstracción de 1,5 hidrógenos a través de un estado de transición que adopta una conformación en forma de silla de ciclohexano genera ramificación y el sitio radical activo se transfiere de una cadena a otra.
La propagación a través del nuevo radical produce un polímero ramificado. Debido a la ramificación masiva, las moléculas de polímero están menos empaquetadas, generando polietileno de baja densidad.
Los polímeros obtenidos por polimerización de alquenos por radicales libres se pueden encontrar en varios artículos, como materiales de embalaje hechos de polietileno transparente de baja densidad, fibras de alfombras y neumáticos de automóviles producidos con polipropileno, pelotas de baloncesto preparadas con poliisobutileno y otros.
La conversión de alquenos en macromoléculas llamadas polímeros es una reacción de gran importancia comercial. La estructura del polímero está definida…
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