Ejercicio - Introducción a los polímeros

Solución: El politetrafluoroetileno (PTFE), conocido comercialmente como teflón, se forma a partir de un único tipo de monómero: el \( 1{,}1{,}2{,}2 \)-tetrafluoroeteno, cuya fórmula molecular es \( \text{F}_2\text{C}=\text{CF}_2 \). Por tanto, se trata de un \( \textbf{homopolímero} \), ya que el polímero se forma a partir de la repetición de un solo tipo de unidad estructural. \[ n \cdot \text{F}_2\text{C}=\text{CF}_2 \longrightarrow [-\text{F}_2\text{C}-\text{CF}_2-]_n \] Este proceso es una reacción de polimerización en la que los dobles enlaces \( \text{C}=\text{C} \) de los monómeros se rompen para formar enlaces simples y unir las unidades repetidas en una larga cadena macromolecular.

Solución: La formación de politetrafluoroetileno (PTFE) a partir de \( \text{F}_2\text{C}=\text{CF}_2 \) es una \( \textbf{polimerización por adición} \). Este tipo de polimerización se caracteriza porque: - Los monómeros contienen un doble enlace carbono-carbono \( \text{C}=\text{C} \). - La reacción ocurre por un mecanismo en cadena iniciado por radicales libres. - No se eliminan moléculas pequeñas (como agua o HCl), a diferencia de la polimerización por condensación. \( \textbf{Condiciones necesarias:} \) - El monómero debe tener un enlace \( \text{C}=\text{C} \), que se rompe homolíticamente. - Se requiere un iniciador (como un peróxido o calor/UV) para generar radicales libres. - El radical generado en el monómero ataca a otro monómero, propagando la cadena. \[ \text{F}_2\text{C}=\text{CF}_2 \xrightarrow{\text{radicales}} [-\text{F}_2\text{C}-\text{CF}_2-]_n \] \( \textbf{Conclusión:} \) El PTFE se obtiene por polimerización por adición radicalaria, iniciada por la apertura del doble enlace del monómero.

Solución: Queremos calcular el \( \textbf{porcentaje en masa de flúor} \) en el monómero \( \text{C}_2\text{F}_4 \), que es el 1,1,2,2-tetrafluoroeteno. \[ \textbf{Datos:} \quad A_r(\text{C}) = 12 \quad \text{y} \quad A_r(\text{F}) = 19 \] \[ \text{Masa molar de } \text{C}_2\text{F}_4 = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 19 = 24 + 76 = 100 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Masa total de flúor} = 4 \cdot 19 = 76 \, \text{g/mol} \] \[ \textbf{Porcentaje de flúor:} \quad \frac{76 \, \text{g F}}{100 \, \text{g C}_2\text{F}_4} \cdot 100 = 76\% \] \( \textbf{Resultado:} \) El politetrafluoroetileno (PTFE) contiene un \( 76\% \) de flúor en masa. Este alto contenido en flúor es responsable de sus propiedades características, como: - Alta resistencia química - Superficie antiadherente - Estabilidad térmica

Solución: Queremos calcular la masa de una macromolécula de teflón formada por \( 20\,000 \) monómeros de \( \text{C}_2\text{F}_4 \). Sabemos que: \[ \text{Masa molar del monómero } \text{C}_2\text{F}_4 = 100 \, \text{u} \] \[ \text{Masa total de la macromolécula:} \quad 20\,000 \cdot 100 \, \text{u} = 2 \cdot 10^6 \, \text{u} \] \( \textbf{Resultado:} \) La masa de una macromolécula de teflón formada por \( 20\,000 \) unidades de \( \text{C}_2\text{F}_4 \) es \( 2 \cdot 10^6 \, \text{u} \) (unidades de masa atómica). Si se desea expresar en gramos por mol (masa molar): \[ \text{Masa molar} = 20\,000 \cdot 100 = 2 \cdot 10^6 \, \text{g/mol} \] Es decir, un mol de estas macromoléculas de teflón pesaría 2 millones de gramos.