Polaridad - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

La composición química y la disposición atómica de una molécula orgánica le dan ciertas propiedades a la molécula. Una de estas propiedades es la polaridad de la molécula. Lo discutimos brevemente. El compuesto de cloruro de sodio iónico se forma mediante una transferencia de electrones desde el sodio (que deja un ion con carga positiva) al cloro (que deja un ion de cloruro con carga negativa). Una molécula diatómica con un par de cargas iguales pero opuestas tiene un momento dipolar permanente y se dice que es polar. El cloruro de sodio, como todas las sustancias iónicas en las que se ha producido la transferencia completa de la carga, es altamente polar. Esta polaridad es responsable de la atracción electrostática entre iones adyacentes en el cloruro de sodio sólido.

Las moléculas covalentes, por otro lado, se forman al compartir electrones entre los átomos constituyentes. En una molécula diatómica formada por dos átomos similares (por ejemplo, H2), el par de electrones que conecta los dos átomos se comparte por igual y se dice que la molécula no es polar. Pero cuando las moléculas están formadas por dos átomos diferentes (por ejemplo, fluoruro de hidrógeno, HF), la distribución de la nube de electrones se centra en los átomos más electronegativos (flúor, en este caso). También en este caso, como en los compuestos iónicos, existe una separación entre la carga positiva y la carga negativa y se dice que la molécula es polar. Sin embargo, dado que en este caso no se produjo una transferencia de carga completa, la polaridad (de las moléculas covalentes) es menor que la de los compuestos iónicos. También entre las moléculas covalentes, el grado de polaridad varía de acuerdo con la electronegatividad (capacidad de atraer electrones) ) de los átomos constituyentes. Las electronegatividades de los átomos que ocurren comúnmente en las moléculas orgánicas se muestran en la tabla.

Es evidente a partir de la tabla que grupos como C - Cl, C - F, –CO–, –CN y –OH son polares. En una molécula poliatómica, la polaridad es una suma vectorial de todos los momentos dipolares de los grupos dentro de la molécula. Esto depende de la distribución espacial (simetría) de los grupos dentro de la molécula. Para ilustrar esto, consideremos dos moléculas triatómicas: agua [H2O] y dióxido de carbono [CO2]. Los grupos OH y CO son polares. Pero mientras que la molécula de H2O es polar, el CO2 es una molécula no polar. La estructura de CO2 es lineal, con la consiguiente cancelación de los momentos dipolares. Sin embargo, el H2O tiene una estructura triangular y, en consecuencia, tiene un momento dipolar general. El tetracloruro de carbono, CCl4, es otra molécula no polar a pesar de que tiene cuatro enlaces C-Cl polares. La naturaleza no polar de CCl4 se debe a la distribución simétrica de los cuatro cloro alrededor del átomo de carbono. Reemplazar uno de los átomos de cloro con hidrógeno destruye la simetría. La molécula resultante, cloroformo [CHCCl3], es polar. Los monómeros como el etileno y el propileno son no polares, y también lo son los polímeros derivados de ellos. Por otro lado, los monómeros polares de cloruro de vinilo [CH2 ›CHCl] y acrilonitrilo [CH2› CHCN] dan como resultado polímeros polares. Sin embargo, los monómeros simétricos de cloruro de vinilideno y fluoruro de vinilideno conducen a polímeros no polares (Tabla 3.6). Los enlaces interunitarios característicos en polímeros de condensación, por ejemplo, –CO.O– (éster), –CO.NH– (amida), –HN – CO – NH– (urea) y –O.CO – NH– (uretano ) son polares. La polaridad, como veremos más adelante, afecta la atracción intermolecular entre las moléculas de la cadena y, por lo tanto, la regularidad y simetría de la estructura del polímero. Naturalmente, propiedades como la solubilidad y la naturaleza eléctrica de los polímeros, que dependen de la estructura del polímero, están íntimamente relacionadas con la polaridad.