Quimica 5 2

Unidad 4: Biomoléculas

Química Bloque 5

Contenidos Glúcidos: clasificación, nomenclatura, formas cíclicas. Funciones biológicas de

los glúcidos. Proteínas: aminoácidos, unión peptídica. Clasificación. Estructuras primaria,

secundaria, terciaria y cuaternaria. Desnaturalización de proteínas. Funciones biológicas. Lípidos: características generales, moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas, ácidos

grasos. Acilgliceroles, fosfolípidos, etc. Funciones biológicas de cada tipo de lípido. Acidos Nucleicos: ADN y ARN. Unión fosfodiéster. Funciones de los

nucleótidos. Aporte energético de cada tipo de biomoléculas. Diseño de una dieta balanceada en función de los requerimientos y aportes de energía. Al concluir esta unidad esperamos que Ud. pueda: • Diferenciar las características de los principales tipos de biomoléculas. • Describir las funciones biológicas de las biomoléculas estudiadas. • Interpretar la importancia de cada grupo de biomoléculas en el organismo humano. • Conocer las características de una dieta equilibrada.

La diversidad de moléculas biológicas Se llaman biomoléculas a las moléculas constituyentes de todos los seres vivos. Las biomoléculas que Ud. estudiará en esta unidad son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

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Glúcidos A este grupo de compuestos también se los conoce como carbohidratos o hidratos de carbono, ya que la mayoría de ellos tiene una fórmula general que es Cn (H2O)n. A partir de ella, se supuso que los glúcidos estaban compuestos por carbono con moléculas de agua. Aunque hoy se sabe que esa idea es errónea, se los sigue llamando como dijimos anteriormente. Tal como Ud. ya estudió en la Unidad 3, desde el punto de vista químico, los glúcidos son aldehídos o cetonas polihidroxilados: moléculas que poseen el grupo carbonilo, en un carbono primario (aldehídos) o secundario (cetonas), y múltiples grupos hidroxilo en el resto de los carbonos. Es por ello que estos compuestos presentan las mismas propiedades químicas que los aldehídos, cetonas y alcoholes.

Veamos dos ejemplos conocidos: O C H H — C — OH OH — C — H H — C — OH H — C — OH CH2OH Molécula de glucosa (2,3,4,5,6 hexanopentol - al). CH2OH H—C — O H — C — OH H — C — OH C — OH CH2OH Molécula de fructosa (1,3,4,5,6 hexanopentol – ona). Estos compuestos llevan en su nombre el prefijo hex, que indica que están formados por seis átomos de carbono; y el vocablo pent, que se refiere a que poseen 5 grupos OH en la cadena carbonada.

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Aunque estos glúcidos tienen una nomenclatura convencional, en realidad se los llama por sus nombres tradicionales: glucosa (azúcar presente en la sangre), fructosa (azúcar presente en las frutas), etc. Estas moléculas corresponden a glúcidos llamados monosacáridos, y forman parte del grupo de los azúcares simples. Los monosacáridos más importantes en los organismos vivos son compuestos formados por moléculas que tienen 5 ó 6 carbonos. En la naturaleza, los monosacáridos se encuentran en su mayor proporción formando ciclos o anillos con forma de pentágono o hexágono. Observe cómo se representa este anillo para el caso de la glucosa: O

6

C H H — C — OH 1 2

HO —3 C — H

4

5

H

C — OH

C

H OH

H

4

HO C — C 2

5

H

H — C — OH H — C — OH 6

CH2OH

6

CH2OH

3

C 1

CH2OH 5

H

C—O

H

C

H OH

C

O

4

H

OH C — C

OH

H

3

H 2

1

OH

OH

Formación de la estructura cíclica de la molécula de glucosa. Otro grupo de azúcares simples son los disacáridos. Están formados por la unión de dos monosacáridos. Son ejemplos la lactosa, que es el azúcar de la leche, y la sacarosa, que es el azúcar común. Los monosacáridos y los disacáridos son de asimilación rápida, y su función es la de proporcionar energía en forma inmediata. Existe además otro grupo muy importante de glúcidos que son los polisacáridos. Son ejemplos de polisacáridos el almidón, el glucógeno y la celulosa. Todos ellos son polímeros. Los polímeros son macromoléculas (moléculas muy grandes) formadas por la unión de muchas moléculas más pequeñas. En el caso de los tres polisacáridos mencionados, los polímeros resultan de la unión de numerosas moléculas de glucosa, enlazadas por diferentes partes de la molécula. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

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Esta diferencia es muy importante, ya que es la que determina ciertas propiedades de los compuestos que hacen que, por ejemplo, la celulosa no pueda ser digerida por el organismo humano, y sí por los herbívoros. Los polisacáridos tienen diferentes funciones biológicas: • función de reserva: el almidón es el polisacárido de reserva en los vegetales, y el glucógeno es el de reserva en los animales. El aprovechamiento de estos polisacáridos por los seres vivos es posible por un proceso llamado hidrólisis, que consiste en la ruptura de las uniones de estas macromoléculas en presencia de agua, que da por resultado moléculas de glucosa disponibles en el organismo. • función estructural: la celulosa es el polisacárido que integra las paredes celulares. Sus moléculas se disponen de tal manera que forman largas fibras que le sirven de sostén a los vegetales.

Proteínas Las proteínas son polímeros de elevadas masas moleculares que constituyen cerca del 18% de nuestro organismo. Si no se considera la cantidad de agua que nos compone (70 %), nuestra masa corporal es mayoritariamente proteínas. Desde el punto de vista químico, las unidades de estos polímeros se llaman aminoácidos. Veamos algunos ejemplos de aminoácidos de gran importancia biológica: O C OH H C NH2 H

Molécula de glicina. O C OH H C NH2 CH3

Molécula de alanina.

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Como se observa en las figuras, los aminoácidos se denominan de ese modo porque en una misma molécula tienen un grupo "amino"(-NH 2) y un grupo "ácido" (- COOH). Cada aminoácido tiene un nombre universal, y no se utilizan las reglas de nomenclatura para identificarlos. Consulte en los textos el capítulo sobre prótidos o proteínas y responda:

&

1. ¿Qué son los alfa- aminoácidos? 2. ¿A qué se llama aminoácidos esenciales? Como Ud. habrá leído, los aminoácidos son los monómeros de las proteínas. ¿Cómo están unidos los aminoácidos en una proteína? Los aminoácidos se unen por un tipo de unión llamada enlace peptídico.

Como ejemplo, observe la unión entre los aminoácidos glicina y alanina:

Unión peptídica entre glicina y alanina. En esta transformación se une el -OH de un aminoácido con un H del grupo amino del otro, y también se forma agua como producto.

Nota: Recuerde que en la representación de una molécula en el plano se puede variar su orientación. Los químicos describen las proteínas a través del análisis de lo que se denomina estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. La estructura primaria da cuenta de cuáles son los aminoácidos presentes en la proteína y en qué orden se han unido. Por ejemplo, parte de la estructura primaria de la proteína llamada insulina es: gli-ile-val-glu-glu-cis-cis-ala……

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Nota: Observe que para nombrar cada aminoácido de la secuencia se utilizan tres letras de su nombre. Para conocer cuál es la conformación que adopta una proteína en el lugar donde se localiza es necesario estudiar las estructura secundaria y terciaria. La estructura secundaria puede ser de distintos tipos:

Alfa-hélice.

Hoja plegada. Además existen proteínas cuyas estructuras secundarias son al azar, en las que se mezclan estructuras de alfa- hélice y hoja plegada. La conformación final que adopta la proteína en el lugar donde se encuentra es la estructura terciaria, y puede ser de dos tipos distintos. Por ejemplo, las proteínas fibrosas de los músculos son manojos de 10 hélices que se retuercen entre sí, y las proteínas globulares (gammaglobulinas), adquieren por plegamiento una forma esferoidal. Por último, existen algunas proteínas que constan de varias subunidades, las cuales no tienen función biológica por separado. A esta disposición se la llama estructura cuaternaria. Un ejemplo característico es la hemoglobina, que está constituida por cuatro subunidades globulares.

&

Busque en los textos el capítulo de proteínas y responda: ¿A qué se llama desnaturalización de las proteínas y por qué se produce?

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Funciones biológicas de las proteínas Cada organismo, cada tejido y cada célula tienen sus propias proteínas. Esta marcada especificidad hace que las diferencias entre las especies residan, esencialmente, en las diferencias existentes entre las proteínas que las conforman. Las proteínas tienen como función esencial formar las estructuras de los seres vivos. Los huesos, los músculos, la piel, el pelo, las uñas, etc. son básicamente proteínas. Existen también proteínas de transporte, como la hemoglobina; de protección inmunológica, como los anticuerpos; de regulación, como las hormonas, etc. Además hay un grupo muy importante de proteínas, son las enzimas, que regulan la velocidad de las reacciones en los seres vivos.

Lípidos Los lípidos son un conjunto extenso y variado de compuestos no polares, cuya característica común es la insolubilidad en agua y la solubilidad en solventes no polares como el benceno. Entre las variadas clases de lípidos se encuentran las grasas y aceites, fosfolípidos y ceras. Las grasas y aceites más comunes son ésteres del alcohol 1,2,3, propanotriol (glicerina o glicerol) y ácidos carboxílicos de cadena larga (12 o más carbonos); conocidos como ácidos grasos, con número par de átomos de carbono. Los ácidos grasos pueden ser: saturados ( tienen enlaces simples C-C en su cadena) o insaturados ( tienen enlaces dobles C=C en su cadena). Busque en los textos el capítulo sobre lípidos y responda:

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1. ¿Qué es un glicérido? 2. ¿Qué diferencias existen en la estructura de los monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos?

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Como ya habrá consultado en los textos, las grasas y aceites pueden ser monoglicéridos, diglicéridos o triglicéridos, de acuerdo a que uno, dos o los tres grupos hidroxilo del alcohol estén unidos a los ácidos grasos. Sus funciones biológicas más importantes son: • reserva de energía, • protección frente a los golpes, • aislación del frío. Los fosfolípidos también son ésteres del alcohol glicerina (igual que las grasas y aceites), pero sólo se han unido dos moléculas de ácidos grasos con dos hidroxilos del alcohol. El tercer grupo hidroxilo del alcohol está unido con un grupo fosfato (- PO 4 H2 ). En la molécula de un fosfolípido se pueden reconocer dos partes. Una parte es soluble en agua, y por esta razón se reconoce como la parte hidrofílica de la molécula del fosfolípido. La otra parte no se disuelve en agua, y es por eso que se reconoce como la parte hidrofóbica de la molécula. A esta parte también se la llama parte lipofílica o liposoluble, ya que se disuelve en sustancias no polares. Los fosfolípidos están presentes como constituyentes fundamentales de las membranas celulares. Las ceras son también ésteres, como los fosfolípidos y las grasas, pero en lugar de glicerol contienen alcoholes de un sólo oxhidrilo. Estos lípidos tienen función de protección y recubrimiento en las hojas, plumas y pieles en los animales. También son importantes desde el punto de vista industrial, para la fabricación de cosméticos y velas.

Ácidos nucleicos. Los nucleótidos Estos compuestos son polímeros de alta masa molecular, cuyas unidades, los nucleótidos, están formados por la unión covalente de tres moléculas: una amina en forma de anillo, un azúcar y un ácido fosfórico. Los ácidos nucleicos son dos: ADN y ARN. El ADN forma los cromosomas, portadores de la herencia. Son la información química de las características biológicas que se transmiten en los seres vivos de generación en generación.

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El ARN interviene en los mecanismos de síntesis de proteínas de todos los seres vivos. Los nucleótidos que intervienen en la formación del ADN y ARN son específicos para cada uno; y la conformación de las cadenas de nucleótidos también es específica y diferenciada, de acuerdo a la función que cumplen. Los ácidos nucleicos son polinucleótidos que se unen del siguiente modo: Azúcar- amina fosfato azúcar- amina

La unión característica de los nucleótidos recibe el nombre de fosfodiéster, ya que cada molécula de fosfato se une con dos moléculas de azúcar, formando una unión similar a un éster.

Las biomoléculas y la alimentación Al ingerir los alimentos, nuestro organismo obtiene básicamente energía y materia. Los nutrientes se encuentran presentes en los alimentos, y son las biomoléculas estudiadas en esta unidad: hidratos de carbono, lípidos y proteínas. También ingresan con la ingesta sales minerales y vitaminas de diversos tipos. La energía (que normalmente se expresa en unidades de calorías o kilocalorías) resulta imprescindible para que el organismo realice todas sus funciones vitales. Cuando nos alimentamos estamos incorporando moléculas de lípidos, proteínas o glúcidos que contienen en sus enlaces químicos la energía que, al ser "desarmados" por nuestro organismo, queda disponible para ser utilizada. Los glúcidos son conocidos como fuente de calorías rápida, pues su transformación libera energía inmediatamente.

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No ocurre lo mismo con las grasas, que aunque producen más energía que los glúcidos (el doble), no se transforman con tanta facilidad, y por ello no están disponibles en forma inmediata. Las proteínas tienen principalmente funciones estructurales, enzimáticas, transportadoras, etc. Sólo son utilizadas como fuente de energía si se han agotado todas las demás reservas que el organismo dispone. Es típico de cuadros de desnutrición severa que las proteínas se consuman, con la consiguiente peligrosidad, debido a las múltiples y vitales funciones que éstas cumplen. Por otro lado, debemos destacar que un exceso en la ingesta de hidratos de carbono en la dieta, que supere los requerimientos nutricionales, es derivado hacia la formación de lípidos. Si se quiere perder peso, se comienza una dieta hipocalórica, es decir se reduce la cantidad de alimentos de alta energía (lípidos). De modo que, siendo insuficiente la cantidad de energía disponible por la alimentación, el organismo utiliza la reserva de grasas. De este modo, notamos una pérdida de peso y un cambio en la estructura corporal.

Requerimientos dietéticos alimentarios Los requerimientos nutricionales deben ser cubiertos para mantener un buen estado físico y evitar enfermedades. Aún así, hay variaciones individuales a tener en cuenta a la hora de decidir e implementar una modificación de los hábitos alimentarios. Pueden existir deficiencias en las ingestas adecuadas de todos los nutrientes por desconocimiento, por situación económica o por ambas razones. Ciertas enfermedades comunes se relacionan con la ingestión excesiva de alimentos. La obesidad se debe a la ingestión excesiva de aquellos alimentos que proporcionan mucha energía, y a menudo, tiene como consecuencias el desarrollo de enfermedades como diabetes, ateroesclerosis, coronariopatías, etc. Para mejorar nuestros hábitos alimentarios y diseñar nuestra propia dieta es necesario : • Reducir en lo posible el sobrepeso, disminuyendo la ingesta calórica. • Evitar el exceso de grasas.

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• Consumir más polisacáridos y menos azúcares simples. • Incorporar aceites vegetales preferentemente insaturados. • Reducir el consumo de sal y colesterol. • Incrementar el consumo de fibras alimenticias.

Para revisar algunos conceptos de la unidad le proponemos la siguiente actividad: Responda si los siguientes enunciados son correctos o no. Justifique sus respuestas: Enunciados

Correcto/

Respuestas

incorrecto Una de las diferencias entre los polisacáridos y los azúcares simples es que tienen distinto número de unidades. La función biológica de los lípidos es la de proveer energía en forma inmediata. La unión fosfodiéster es característica de los ácidos nucleicos. Los triglicéridos son compuestos formados por la unión de la glicerina y ácidos grasos. La estructura primaria de las proteínas describe la disposición que adoptan en el espacio.

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Revisemos las respuestas Enunciados Una de las diferencias entre los polisacáridos y los azúcares simples es que tienen distinto

Correcto/ incorrecto Correcto

Respuestas Los polisacáridos son polímeros formados por numerosas unidades de monosacáridos (azúcares simples).

número de unidades. La función biológica de los lípidos es la de proveer energía en forma inmediata. La unión fosfodiéster es

Incorrecto Los lípidos tienen como función principal ser la reserva de energía del organismo. Correcto

característica de los ácidos nucleicos. Los triglicéridos son compuestos formados por la unión de la glicerina y ácidos grasos. La estructura primaria de las proteínas describe la disposición que adoptan en el espacio.

Los nucleótidos se unen para constituir un ácido nucleico a través de una unión fosfodiéster.

Correcto

Los triglicéridos son ésteres constituidos por una molécula de alcohol (glicerina) y tres moléculas de ácido graso.

Incorrecto La estructura primaria de una proteína es la secuencia de aminoácidos que la constituyen. La disposición que la proteína adopta en el espacio es la estructura secundaria y terciaria.

En la próxima unidad Ud. estudiará el tema: Enzimas.

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Unidad 5: Enzimas

Química Bloque 5

Contenidos Catálisis Biológica. Energía de activación. Velocidad de reacción. Clasificación de las enzimas. Función y mecanismos de la actividad enzimática. Importancia biológica. Al finalizar esta unidad esperamos que Ud. pueda: • Describir las características de las enzimas. • Conocer la importancia biológica de las enzimas. • Explicar el proceso de catálisis biológica.

Las enzimas Las enzimas son proteínas y constituyen un grupo de moléculas muy relevante por su importancia biológica, ya que sin ellas no podrían producirse las transformaciones químicas que ocurren en los seres vivos. Las enzimas pueden aumentar miles de veces la velocidad de una reacción biológica. Toda célula produce las moléculas necesarias en el momento que las requiere para su funcionamiento. Si no existieran las enzimas, estos procesos serían imposibles. Su función es ser catalizadores biológicos; y como todos los catalizadores, aceleran las reacciones sin que estos se modifiquen. Un catalizador se caracteriza por participar "temporalmente" en la reacción, y una vez formados los productos, éste se recupera sin haberse consumido. A diferencia de otros catalizadores, las enzimas presentan características particulares: • son selectivas, es decir que existe una enzima específica para cada reacción; • actúan en cantidades muy pequeñas; • se pueden desnaturalizar (ya que son proteínas), por efecto del calor o bien por cambios del pH, como Ud. ya estudió en la Unidad 4.

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Cada transformación química se desarrolla con una determinada rapidez conocida como velocidad de reacción, que depende de las sustancias reaccionantes y de las condiciones en las que la reacción se produce. La velocidad de reacción se determina como la cantidad de productos formados (o la disminución de la cantidad de reactivos) a lo largo del tiempo.

Energía de activación Para que una reacción se produzca es necesario que las moléculas de reactivos choquen entre sí, con la energía suficiente como para romper los enlaces químicos que las unen y producir nuevas moléculas, con sus respectivos nuevos enlaces. La energía requerida para que una reacción suceda se conoce con el nombre de energía de activación, y es característica para cada reacción. Las enzimas actúan disminuyendo la energía de activación que se requiere en toda transformación, porque modifican el mecanismo de la reacción reemplazándolo por otro con una energía de activación menor.

Clasificación de las enzimas Las enzimas se clasifican según el tipo de reacción que catalizan. Entre las distintas clases, son muy importantes aquellas que intervienen en los procesos de degradación de glúcidos, lípidos, otras proteínas, etc.; o bien aquellas que participan en los procesos de formación del mismo tipo de biomoléculas. Esto significa que en todos los seres vivos existen enzimas que actúan, por ejemplo, en la degradación de proteínas ingeridas; y también otras que intervienen en la formación de las propias proteínas. Cada ser vivo posee un grupo particular de enzimas que regulan la velocidad de los procesos bioquímicos que en él ocurren. Así por ejemplo, las levaduras que son microorganismos que el hombre utiliza para elaborar pan o vino, poseen un grupo de enzimas que actúan en la degradación de los carbohidratos de la harina o de la uva, que utilizan como nutrientes. Los seres humanos tenemos una enorme variedad de enzimas, que participan en la gran diversidad de transformaciones de nuestro organismo.

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En la digestión de almidón (polisacárido de la glucosa presente en el pan, las pastas, los postres y cereales) interviene una enzima que se encuentra en la saliva llamada amilasa. Ésta acelera la degradación del almidón en unidades de maltosa (disácarido formado por dos moléculas de glucosa). Las moléculas de maltosa se degradan en el intestino delgado en moléculas de glucosa. Estas unidades llegan por torrente sanguíneo al hígado donde se forma el polímero de almacenamiento de los animales llamado glucógeno. Dicho proceso, se halla a su vez regulado por otras enzimas específicas para este tipo de transformación. Los humanos no podemos degradar la celulosa, que es otro polímero de la glucosa, presente por ejemplo en las hojas o tallos de los vegetales. Esto no es posible ya que no poseemos las enzimas necesarias. La falta de alguna enzima es causante de ciertas anomalías o enfermedades. Los celíacos, por ejemplo, son personas que no tienen la enzima específica para degradar al gluten, proteína presente en la harina. Es por ello que no pueden ingerir alimentos elaborados con este ingrediente.

Acción enzimática ¿Cómo actúan las enzimas? Las moléculas sobre las que actúan este tipo de proteínas se denominan sustrato. Cuando la enzima se acerca al sustrato, tal como muestra la figura que aparece a continuación, se "encaja" en un lugar de la molécula llamado sitio activo. La enzima interactúa con la o las moléculas del sustrato logrando así que se favorezcan los choques, y de este modo, se disminuye la energía de activación de la reacción. Cuando los productos se forman, la enzima queda libre para interactuar con otras moléculas de sustrato.

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Como cierre de esta unidad, la proponemos la siguiente actividad de síntesis: Enunciado

Correcto o incorrecto

Justificación

Una enzima es una proteína que acelera un grupo de reacciones. Para que una reacción química ocurra es necesario que se alcance la energía de activación. Después de transcurrida una determinada reacción, una enzima puede volver a actuar. Las enzimas actúan en diferentes lugares de la molécula de sustrato.

Revisemos las respuestas Enunciado Una enzima es una proteína que

Correcto Justificación o incorrecto I Es incorrecto porque las

acelera un grupo de reacciones.

Para que una reacción química ocurra es necesario que se alcance la energía de activación. Después de transcurrida una determinada reacción, una enzima

enzimas son selectivas, y en consecuencia catalizan una C

reacción química particular. Es correcto porque éste es el concepto de energía de

C

activación. Es correcto ya que todo catalizador se recupera intacto

puede volver a actuar. Las enzimas actúan en diferentes lugares de la molécula de sustrato.

después de finalizada la reacción. I

Es incorrecto porque las enzimas justamente actúan en un lugar determinado de la molécula llamado sitio activo.

En la próxima unidad Ud. estudiará el tema: Polímeros. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

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Química Bloque 5

Unidad 6: Polímeros de uso industrial Contenidos Monómeros y polímeros. Mecanismos de polimerización. Utilización de los polímeros: hules, fibras y plásticos.

Polímeros de utilidad comercial: nylon, poliuretanos, baquelitas, resinas epoxi. Caucho: natural y sintético. Al concluir esta unidad esperamos que Ud. pueda: • Identificar los principales tipos de polímeros. • Reconocer las diferencias entre los polímeros de adición y los de condensación. • Describir las aplicaciones de los polímeros de uso comercial más frecuente.

Polímeros sintéticos Como Ud. ya estudió en la Unidad 4, los polímeros son macromoléculas formadas por la unión química de numerosas unidades llamadas monómeros. Los polímeros sintéticos son aquellos que se fabrican en la industria química. El primer polímero sintético se llamó celuloide y fue obtenido a partir de la celulosa. Este material se desarrolló a fines del siglo XIX y permitió confeccionar películas muy delgadas que se emplearon en la industria del cine. Más tarde aparecieron nuevos polímeros sintéticos que, como el caso del nylon, marcaron hitos en la historia de la humanidad. Los plásticos constituyen un grupo muy particular y diverso de polímeros sintéticos cuyos monómeros poseen carbono. En su mayoría son derivados del petróleo y se caracterizan porque se obtienen a partir de un proceso llamado polimerización. Entre los plásticos de mayor uso se encuentran el polietileno y el polipropileno. El polietileno resulta de la polimerización del eteno; y el polipropileno, del propeno. El polietileno se utiliza comúnmente para fabricar bolsas, envases, Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

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juguetes, etc. El polipropileno, con propiedades similares al anterior, se usa también para fabricar alfombras, material de laboratorio, etc. ¿A qué se llama polimerización? La polimerización es el proceso por el cual se forma un polímero a partir de sus monómeros. Los métodos de polimerización más importantes son: polimerización por adición y por condensación.

Polimerización por adición Los monómeros más utilizados por la industria en esta clase de proceso pertenecen al grupo de los hidrocarburos, y entre ellos se incluyen principalmente los alquenos. Este tipo de polimerización se lleva a cabo a partir de reacciones de adición sobre el doble enlace de los alquenos, y en consecuencia se produce la unión de sucesivas moléculas de este tipo de compuestos, ya estudiados en la Unidad 2. Por ejemplo, la polimerización del eteno, también llamado etileno, en condiciones determinadas de presión y temperatura forma macromoléculas de polietileno. Éste tiene la propiedad de ser insoluble en una diversidad de materiales en estado líquido; y es por ello que se lo utiliza para la confección de contenedores y envases. Entre los polímeros de este grupo se incluyen el polietileno, el polipropileno, el PVC de las cañerías, el poliestireno que se emplea para la fabricación del telgopor, el cashmilon de las prendas de vestir, y el teflón de las sartenes y ollas antiadherentes.

&

Busque en los libros de texto las propiedades y usos de los distintos tipos de caucho sintético y los monómeros que los constituyen.

Como Ud. ya habrá consultado en los textos, el caucho sintético se obtiene por polimerización de adición de una variedad de monómeros. Estos monómeros son en su mayoría compuestos llamados dienos conjugados, que tienen la particularidad de presentar dobles enlaces alternados a lo largo de la cadena. Es un ejemplo de este tipo de monómero el 1,4 butadieno: CH2 = CH – CH = CH2 Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

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Polimerización por condensación En este caso, a diferencia de la polimerización por adición, el polímero se produce como resultado de la reacción entre monómeros que poseen dos grupos funcionales distintos, y que en la mayoría de las veces se produce también agua.

Veamos el siguiente ejemplo:

Este polímero se conoce con el nombre de PET, y es muy utilizado para la fabricación de envases de bebidas gaseosas. Como se muestra en la figura, se trata de una reacción de formación de ésteres ya estudiada en la Unidad 3 entre un ácido y un alcohol; y el polímero resulta de la condensación de numerosas moléculas de este tipo. También son ejemplos de esta clase de polímeros el nylon 66, que es una poliamida utilizada para la confección de cuerdas por su alta resistencia, el terylene o dacrón, que son distintos nombres comerciales de un mismo poliéster empleados para la elaboración industrial de fibras textiles, y también las siliconas. Las siliconas son otros polímeros de condensación, pero en lugar de tener en sus moléculas al elemento carbono, poseen silicio. Con ellas se fabrican prótesis estéticas, impermeabilizantes, aislantes, lubricantes, sustitutos del caucho, etc.

Los polímeros y sus usos Los polímeros sintéticos, además de clasificarse según el método de polimerización a partir del cual se obtienen, también se los agrupa teniendo en cuenta el tipo de aplicación y usos. Así, existen tres grandes grupos: hules, fibras y plásticos. Los hules son polímeros que tienen propiedades elásticas, como por ejemplo los cauchos sintéticos que se utilizan para la fabricación de mangueras, neumáticos, etc.

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Las fibras se usan en la industria textil y presentan gran resistencia mecánica. Son ejemplos las poliamidas y los poliésteres con los que se confeccionan muchas prendas de vestir (medias, guardapolvos, etc.). Los plásticos son un grupo muy diverso de materiales cuyas características los hacen útiles para variados usos: aislantes térmicos, envases, juguetes, compacts, aparatos eléctricos, muebles, lentes, revestimientos, etc. Desde el punto de vista químico, los plásticos son polímeros sintéticos que se modelan en estado semisólido bajo la acción combinada del calor y la presión. La bakelita, polímero de condensación, es un plástico que tiene la propiedad de adquirir rigidez permanente una vez moldeado. Por acción del calor ya no vuelve a ablandarse; en cambio, se quema. Esto es lo que ocurre con las asas de las cacerolas. Los poliuretanos son otro tipo de plásticos, que se obtienen por polimerización de condensación de monómeros que poseen nitrógeno en su composición molecular. Las espumas de poliuretanos se han utilizado ampliamente en la fabricación de almohadas y colchones. Además, hoy día, este tipo de materiales se emplean también en instrumental quirúrgico, como por ejemplo en la fabricación de corazones artificiales. Sin embargo, el uso de estos diseños se ha dejado de lado por las dificultades para la realización de los controles de calidad. Por último, dentro de los plásticos, las resinas epoxi se usan como pegamento por su gran poder adhesivo. Este tipo de resinas son polímeros de adición donde la polimerización ocurre en el instante de la preparación del pegamento. Las características de los polímeros sintéticos dependen de diversos factores. Así, el largo de la cadena puede determinar que las moléculas de los polímeros formen verdaderas fibras, como las que constituyen las fibras textiles. Otro factor que incide en las propiedades de un polímero es su grado de cristalinidad, que le proporciona apariencia vítrea y transparente al material (por ejemplo, botellas.) Por otro lado, si las cadenas de un polímero se disponen entrecruzadamente, se puede formar un material rígido que al estirarse se rompe, como por ejemplo, las resinas epoxi.

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Para cerrar el tema, le proponemos el siguiente trabajo de síntesis: Actividad n° 1 Relea la unidad, y con todos los polímeros estudiados realice un cuadro que incluya tipo de polimerización del material y sus aplicaciones.

Actividad n° 2 Responda las siguientes preguntas consultando la bibliografía o la Guía: a. ¿Qué se entiende por plásticos? b. ¿De qué modo se puede clasificar a los plásticos? c. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la polimerización por adición y la polimerización por condensación? d. ¿A qué se llama siliconas y cuáles son sus principales aplicaciones? e. ¿Cuáles son los factores que pueden determinar las propiedades de un polímero sintético?

Con esta unidad finalizamos el Bloque 5. Esperamos que la Guía lo haya ayudado a comprender los temas del Programa y a resolver los ejercicios presentados. A continuación le proponemos una actividad final de autoevaluación del bloque, que le permitirá identificar sus logros y dificultades.

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Autoevaluación del Bloque 5 Nuestra última propuesta consiste en plantearle una serie de ejercicios que le permitan: • Integrar los contenidos de este bloque. • Poner a prueba sus conocimientos. Al final, encontrará las respuestas de los ejercicios n°1 y n°2. El resto de los items están contenidos en la Guía y en la bibliografía sugerida.

Ejercicio n° 1 Represente la fórmula semidesarrollada para los siguientes compuestos e indique, en cada caso, qué tipo de compuesto es: 1. 2,4-dimetil-3,5-octanodiol 2. 2,2-dimetilpentanal 3. ácido 2,3-dimetilhexanoico 4. dimetilamina

Ejercicio n° 2 a. Complete las siguientes reacciones con los compuestos que correspondan. b. Nombre en cada caso los reactivos y productos. c. Indique de qué tipo de reacción se trata. 1. C2H6 +

Cl2

→ _______________

2. CH2 = CH2 + H2 → _______________ [o] 3. H3C—CH2 —CH2OH → _______________ suave

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4. C4H8 + 1-buteno

I2

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Ejercicio n° 3 Describa la composición, el tipo y los usos de tres polímeros a elección.

Ejercicio n° 4 Enuncie las funciones biológicas principales de los glúcidos.

Ejercicio n° 5 Describa los tipos de estructuras de las proteínas.

Ejercicio n° 6 ¿A qué se llama ácidos grasos saturados y ácidos grasos insaturados?

Ejercicio n° 7 Explique la importancia biológica de las enzimas con ayuda de un ejemplo.

Revisemos las respuestas: Ejercicio n°1 Las fórmulas y el tipo de los compuestos son: 1.

alcohol

2.

aldehído

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3.

4.

Ejercicio n°2 1.

2.

3.

4.

Esperamos que, luego de resolver la autoevaluación, haya podido identificar sus logros y dificultades. Recuerde que puede acercarse a los consultores para aclarar las dudas que le hayan quedado.

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