En casi todas estas páginas, hemos estado hablando de polímeros cuyas cadenas principales estaban constituidas mayormente (o exclusivamente) por átomos de carbono. Estos reciben el nombre de polímeros orgánicos. Pero ahora vamos a dejar de lado la convención, para hablar de algunos polímeros que no poseen átomos de carbono en su cadena principal. Se llaman, obviamente, polímeros inorgánicos. Para ayudarlo en su recorrida, aquí hay un menú de polímeros inorgánicos:
Siliconas
Seguro que usted ha visto polímeros inorgánicos; si no en estas páginas, al menos en su vida diaria probablemente ha visto un polímero de silicona en alguna parte. Las siliconas son los polímeros inorgánicos más comunes. Esta es su estructura:
En realidad deberían llamarse polisiloxanos. El enlace entre el silicio y el oxígeno es muy fuerte, pero muy flexible. Por lo tanto las siliconas pueden soportar altas temperaturas sin descomponerse, pero tienen muy bajas temperaturas de transición vítrea. Probablemente haya visto el caucho de siliconas alguna vez.
¿Estamos?
Estamos. Llevó mucho tiempo para hacerlo realidad, pero los átomos de silicio fueron incorporados a largas cadenas poliméricas. En los años '20 y '30 los químicos comenzaron a entender que los polímeros orgánicos estaban constituidos por largas cadenas carbonadas, pero recién a fines de los '70 fue llevada a cabo una investigación seria sobre los polisilanos.
Antes, en 1949, casi en la misma época en que el novelista Kurt Vonnegut estaba trabajando en el departamento de relaciones públicas de la General Electric, C.A. Burkhard trabajaba en el departamento de investigación y desarrollo de la G.E. Inventó un polisilano llamado polidimetilsiloxano, pero no sirvió de mucho. Tenía esta estructura:
Formaba cristales tan duros, que nada podía disolverlos. Burkhard trató de calentarlos, pero por encima de 250 oC, se descomponían sin fundir. Eso hizo que el polidimetilsilano fuera bastante inútil. Pero Burkhard lo logró, haciendo reaccionar sodio metálico con diclorodimetilsilano, así:
Esto es importante, porque en los años '70 algunos científicos tuvieron la idea de que iban a hacer pequeños anillos de átomos de silicio. De modo que hicieron algo similar a lo que había hecho Burkhard. Reaccionaron el sodio metálico con diclorometil silano, pero además agregaron un poco de diclorometilfenilsilano a la mezcla. ¿Y adivine qué ocurrió? Le doy una pista: no lograron los anillos que querían. Lo que obtuvieron fue un copolímero, como este:
Quizás se comprenda mejor si representamos ese copolímero así:
Es decir, los grupos fenilo entorpecen cuando el polímero trata de cristalizar, por lo tanto no es cristalino como el polidimetilsilano. Esto significa que es soluble y que puede ser procesado, manipulado y estudiado.
¿Y para qué sirven entonces? Los polisilanos son interesantes porque pueden conducir la electricidad. No tanto como el cobre, eso sí, pero mucho mejor de lo que podría esperarse para un polímero; por eso vale la pena investigarlo. También son muy resistentes al calor, casi hasta 300 oC, pero si se los calienta un poco más, puede producirse carburo de silicio, que es un material abrasivo muy útil.
Los poliestannanos son exclusivos, asombrosos, maravillosos y fabulosos, porque son los únicos polímeros conocidos constituidos enteramente de átomos metálicos. Al igual que los polisilanos, los poligermanos y los poliestannanos están siendo estudiados para emplearlos como conductores eléctricos.
Esta cadena principal es muy flexible, al igual que la cadena principal del polisiloxano, por lo que los polifosfacenos son buenos elastómeros. También son buenos aislantes eléctricos. Los polifosfacenos se sintetizan en dos etapas:
Primero partimos del pentacloruro de fósforo y lo hacemos reaccionar con cloruro de amonio, para obtener un polímero clorado. Luego lo tratamos con una sal de sodio alcohólica, lo que nos da un polifosfaceno éter sustituido.
Polisilanos
Observemos por un momento el elemento silicio. Podemos apreciar que está justo debajo del carbono en la tabla periódica. Según usted recuerda, los elementos de la misma columna o grupo en la tabla periódica, a menudo tienen propiedades similares. De modo que, si el carbono puede formar largas cadenas poliméricas, entonces el silicio también podría hacerlo.
Poligermanos y Poliestannanos
Bien, si el silicio puede formar largas cadenas poliméricas, ¿entonces qué podemos decir de los demás elementos del Grupo IV? ¿Podemos hacer polímeros con el germanio? ¡Seguro que sí! No sólo eso, sino que también pueden hacerse cadenas poliméricas a partir de átomos de estaño. Estos polímeros reciben el nombre de poligermanos y poliestannanos, respectivamente.
Polifosfacenos
Y lo lamento, amigos, pero ya estamos fuera de los elementos del Grupo IV. De modo que el último polímero inorgánico que vamos a ver hoy, tendrá que estar constituido por alguna otra cosa. Y esa otra cosa es el fósforo y el nitrógeno. Al igual que los polisiloxanos, los polifosfacenos están formados por átomos alternantes, en este caso, la cadena está constituida por átomos de fósforo y nitrógeno, así:
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