¿Qué es la polimerización radical?
La palabra polímero significa "muchas unidades" y se refiere a un proceso químico de agregar una unidad a otra, a otra, y así sucesivamente, hasta que se haya producido una cadena del tamaño deseado. Algunas reacciones de polimerización emplean iones de carbono cargados positivamente, o carbocationes; mientras que otros emplean átomos de carbono con carga negativa, o carbaniones. Sin embargo, un tercer mecanismo realiza la tarea utilizando radicales libres, y el proceso se llama polimerización por radicales. Los radicales libres son átomos o fragmentos moleculares con un electrón reactivo no apareado que puede usarse para aumentar el tamaño de una molécula más pequeña. Se requiere un "iniciador" para comenzar la reacción en la polimerización por radicales libres.
En general, el iniciador es una molécula que posee un enlace químico débil que se divide uniformemente en radicales, cada fragmento elimina un solo electrón, en lugar de que un fragmento reciba ambos electrones y el otro, ninguno. El gas de cloro (Cl 2 ) expuesto a la luz ultravioleta se divide en dos radicales, cada uno anotado como Cl ∙, con un punto que representa el electrón solitario. Cuando este radical reactivo se une con una molécula orgánica eléctricamente neutral, el resultado es un radical más grande que puede reaccionar aún más, y así sucesivamente. Los iniciadores comunes adicionales incluyen peróxidos orgánicos - con un enlace - (O – O) - y azocompuestos - compuestos que tienen un enlace - (N = N) -.
Una vez que se inicia la reacción, la propagación de la reacción continúa, y el número de radicales libres permanece esencialmente constante. Un ejemplo de esto se puede ver en la polimerización radical de gas etileno utilizando un iniciador de peróxido orgánico, R – O – O – R. Una pequeña cantidad de peróxido se divide en sus radicales componentes (R – O ∙) y se alimenta a gas etileno (CH 2 = CH 2 ). Los dos reaccionan, lo que resulta en la adición y la presencia de una nueva especie (R – O – CH 2 –CH 2 ∙). Esto es en sí mismo reactivo y ataca una segunda molécula de gas etileno para producir otra especie aún más grande (R – O – CH 2 –CH 2 CH 2 –CH 2 ∙); finalmente, la reacción se detiene.
Aunque la reacción de polimerización por radicales se detiene en un punto conveniente, existen procesos naturales que disminuyen el número de participantes en la reacción por radicales libres disponibles antes de alcanzar ese punto. Uno de ellos se llama "combinación", la unión no intencional de radicales libres. En el ejemplo citado, 2 R – O – CH 2 –CH 2 ∙ → R – O – CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –O – R. Otra reacción secundaria es la "desproporción", en la que un radical arrebata un átomo de hidrógeno de otro radical, como en R – O – CH 2 –CH 2 ∙ + ∙ CH 2 –CH 2 –O – R → R – O – CH 2 CH 3 + CH 2 = CH – O – R. El polímero resultante, el polietileno, se puede escribir - (CH 2 –CH 2 ) n -. Dado que no todas las cadenas de productos en el proceso de polimerización por radicales tendrán la misma longitud en el momento de la finalización de la reacción, el peso molecular se puede dar como un peso molecular promedio o como alguna forma de distribución de peso molecular.