Tenga en cuenta que la mayoría de los polímeros son polímeros lineales; es decir, son moléculas cuyos átomos se encuentran unidos en una larga línea, formando una inmensa cadena. Generalmente, aunque no siempre, esta cadena no es ni recta ni rígida, sino flexible. Se tuerce y se dobla formando una enredada maraña. Las cadenas tienden a torcerse y envolverse entre sí, de modo que las moléculas del polímero formarán colectivamente una enorme maraña enredada.
Cuando un polímero se funde, las cadenas se comportan como tallarines enredados en un plato. Si usted trata de retirar uno del plato, éste se deslizará sin mayores problemas. Pero cuando los polímeros se enfrían o permanecen en estado sólido, actúan como si fueran un ovillo de hilo. Pero no un ovillo nuevo, prolijamente enrollado. Hablamos de un enmarañado y viejo ovillo, constituido por hilos que usted ha ido juntando durante años. Intentar sacar una hebra de este ovillo, es un poco más complicado. ¡Usted probablemente terminaría haciendo un gran nudo!
Los polímeros al estado sólido son así. Las cadenas se encuentran tan enrolladas entre sí, que es difícil
desenrollarlas. Esto es lo que hace tan fuertes a muchos polímeros en materiales como plásticos, pinturas, elastómeros, y compósitos.
¿Recuerda las fuerzas intermoleculares? Si no, yo le informaré. Todas las moléculas, tanto las pequeñas como las poliméricas, interactúan entre sí promoviendo la atracción electrostática. Algunas moléculas se atraen más que otras. Las moléculas polares lo hacen mejor que las no polares. Por ejemplo el agua y el metano poseen pesos moleculares similares. El peso molecular del metano es 16 y el del agua 18. A temperatura ambiente, el metano es un gas y el agua un líquido. Esto es porque el agua es muy polar, lo suficiente como para que sus moléculas se mantengan unidas como líquido, mientras que el metano es no polar y por lo tanto, sus moléculas no permanecen unidas en absoluto.
Como ya he señalado, las fuerzas intermoleculares afectan tanto a los polímeros como a las moléculas pequeñas. Pero con los polímeros, estas fuerzas se combinan extensamente. Cuanto más grande sea la molécula, habrá más para ejercer una fuerza intermolecular. Aún cuando sólo las débiles fuerzas de Van de Waals estén en juego, pueden resultar muy fuertes para la unión de distintas cadenas poliméricas. Esta es otra razón por la cual los polímeros pueden ser muy resistentes como materiales. El
polietileno, por ejemplo, es muy apolar. Sólo intervienen fuerzas de Van der Waals, pero es tan resistente que es utilizado para la confección de chalecos a prueba de balas.
Esta es una manera elegante de decir los polímeros se mueven más lentamente que las moléculas pequeñas. Imagine que usted es un maestro de primer grado y se hace la hora del almuerzo. Su tarea es llevar a sus alumnos del aula a la cantina, sin perder ninguno de ellos y produciendo el menor daño posible en el trayecto. Mantenerlos en fila va a ser difícil. A los chicos pequeños les encanta correr por todos lados, brincando y gritando aquí y allá. Una manera de frenar este movimiento caótico es hacer que todos los chicos se tomen de sus manos cuando usted los conduce a almorzar. Una vez que consiga que todos se tomen de sus manos, su habilidad para correr se verá severamente restringida. Por supuesto, su movimiento aún será caótico. La cadena de niños se curvará y serpenteará aquí y allá a lo largo de su trayecto. Pero el movimiento será mucho más lento. Si uno de los chicos pretendiera adelantarse en una dirección, no lo podrá hacer porque será arrastrado por el peso de todos los demás chicos a los cuales está unido. Seguramente, el chico puede desviarse de su camino y hacer que otros chicos hagan lo mismo, pero esa desviación será mucho menor que si los chicos no estuvieran unidos.
Lo mismo ocurre con las moléculas. Un grupo de moléculas pequeñas puede moverse mucho más rápido y más caóticamente cuando éstas no se encuentran unidas entre sí. Si se las une a lo largo de una extensa cadena, se desplazarán más lentamente, al igual que los niños cuando forman una cadena.
Entonces ¿cómo influye ésto para que un material polimérico sea diferente de un material compuesto por moléculas pequeñas? Esta lenta velocidad de movimiento hace que los polímeros hagan cosas inusuales. Para empezar, si usted disuelve un polímero en un solvente, la solución resultará mucho más viscosa que el solvente puro. De hecho, la medición de este cambio de viscosidad se emplea para estimar el peso molecular del polímero. Haga clic aquí para descubrir cómo.
Adición de Fuerzas Intermoleculares
Escala de Tiempo del Movimiento
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