3.3 MACROMOLECULAS, POLÍMEROS Y MONÓMEROS

3.3 MACROMOLÉCULAS, POLÍMEROS Y MONÓMEROS 

Todos los seres vivos estamos constituidos de agua y moléculas orgánicas complejas llamadas MACROMOLECULAS, y se les conoce así porque son moléculas cuya masa molecular es superior a los 10 000 una (unidad de masa atómica).Constituidas escencialmente de Carbono. Las macromoléculas obtenidas de los alimentos orgánicos que consumimos diariamente nos brindan un equilibrio nutricional, para que el cuerpo humano reciba los nutrientes necesarios para su sano desarrollo conforme a las funciones correspondientes de las macromoléculas encontradas en nuestros alimentos orgánicos diarios, equilibrados por una dieta sana. 

El monómero es la unidad individual de masa molecular que al unirse a otro en forma repetida da lugar a las macrómoleculas Los polimeros son moleculas largas de origen orgánico, formadas por la unión de una cantidad finita de macromoléculas. Su masa molar va de 1000 a 100,000 UMA (unidades de masa atómica). Se sintetizan a través de reacciones de adicción o de condensación. 

3.3.1 MACROMOLÉCULAS NATURALES

CARBOHIDRATOS (glucidos): Realizan funciones vitales en los organismos vivos, forman la estructura esquelética de plantas, insectos y crustáceos, al igual que forman la estructura exterior de los microorganismos. También forman una importante reserva alimentaria en los órganos de almacenamiento de las planta, así como en el hígado y los músculos de animales. Son compuestos formados por carbono, hidrógeno y oxigeno, formadas en las mismas proporciones que en agua, su formula empírica es (CH2O)n.Se clasifican en: - Monosácaridos Son los azúcares más simples, los más comúnes contienen de cinco a seis atómos de carbono en su cadena principal, están formados por un grupo carbonílo (C=O) en uno de sus carbonos y por un grupo oxidrilo (OH) en la mayoría del resto de los carbonos. a) Glucosas   b) Fructuosas- Disacaridos  Cuando dos moléculas iguales o diferentes de monosacáridos reaccionan con eliminación de una molécula de agua se forma o crea un disacárido a) maltosa b) sacarosa c) lactosas - Polisacaridos: Son carbohidratos complejos formados por polímeros de azúcares simples monosácaridos.  a) Almidon  b) Celulosa  c) Glucógeno 

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Caption: : ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS

LÍPIDOS:  Son conjunto de biomoléculas orgánicas que tienen entre 12 y 24 atómos de carbono. Son insolubles en agua, debido a que son moléculas no polares, pero son solubles en compuestos orgánicos. Están formados por carbono e hidrogeno, si bien a menudo pueden contener oxigeno, fósforo, nitrógeno y azufre. Sus funciones en los seres vivos; son una reseva de agua, la combustión aeróbica  de los lípidos produce una gran cantidad de este líquido. Conforman la mayor parte de las estructuras de las moleculas celulares, prinicpal fuente de reserva energetica del organismo, proteger regiones corporales. Se clasifican en:-Saturados o simples (no contienen doble enlace)a) grasas y aceites b) ceras -Insaturados o compuestos (tienen doble enlace) a) fosfolípidos b) glucolípidos c) lipoproteínas - Compuestos asociados;pigmentos, vitaminas, hormonas. 

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PROTEÍNAS :  Son macromoléculas cuya masa molecular va de miles a mollones de umas (5000 a 1 x 107 g). El porcentaje de los elementos que la forman es carbono de 50 a 55% hidrógeno 7% nitrógeno 16% oxigeno 23% y azufre 1% Estan compuestas por monómeros de aminoácidos; estos son las unidades estructurales fundamentales de las proteínas. Las proteínas tienen un papel fundamental en casi todos los procesos biológicos:a) La mayoria de las enzimas que son los catalizadores de las reacciones quimicas, son proteínas b) Facilitan el transporte y almacenamiento de sustancias vitales a todo el organismo y permiten el movimiento coordinadoc) El soporte mecanico y la proteccion contra enfermedades 

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AMINOACIDOS :  Son biopolímeros, son de elevado peso molecular, conformados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleotidos. Estas macromoléculas están unidas mediante enlaces fosfodiéster, formando así largas cadenas o plinucleótidos. De esta manera éste tipo de macromoléculas alcanza tamaños gigantescos, algunas de millones de nucleótidos de largo.Nucleósidos y nucleótidosCada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico).ADN: Es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma linealo en forma circular. La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN ARN: Difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U. Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN. Está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas. Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína.

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3.3.1 MACROMOLECULAS SINTÉTICAS 

POLIMEROS: Muchos de los materiales que utilizamos están hechos de polímeros sintéticos, es decir, macromoléculas creadas artificialmente en un laboratorio o en la industria. El polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las zapatillas y el rayón de una prenda de vestir son polímeros sintéticos. Los polímeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio. Entre los polímeros naturales y sintéticos no hay grandes diferencias estructurales, ambos están formados por monómeros que se repiten a lo largo de toda la cadena.POLIMERO DE ADICIÓN: Se forman por la unión sucesiva de monómeros, que tienen uno o más enlaces dobles y triples. En esta fórmula, R puede ser un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o algún grupo funcional como halógeno, ácido carboxílico, éster u otro. Los monómeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre sí. En el proceso de polimerización de este tipo se distinguen tres etapas: Iniciación, en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador; Propagación, en la que la cadena comienza a alargarse por repetición del monómero Terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros. El polipropileno es una sustancia parecida alcaucho. Se emplea para fabricar recipientes para microondas y alfombras artificiales. El polietileno Una de las aplicaciones del polietileno es la protección de cultivos en invernaderos.

  POLÍMERO DE CONDENSACIÓN El polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero. Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas en estos fines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña.l polietilentereftalatoEl caucho sintético es un material impermeable,elástico y tenaz; se utiliza para fabricar neumáticos,tuberías y aislantes.

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3.3.1 USO ADECUADO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS 

Desde el descubrimiento del petróleo y sus derivados el hombre ha creado una infinidad de productos químicos para su comodidad en la vida cotidiana, creados productos como lubricantes, detergentes, perfumes, plásticos, fármacos, productos de limpieza, textiles,etc. Los polímeros se utilizan en la vida cotidiana y tiene una lista larga de usos, por lo que también tiene un impacto ambiental en el medio ambiente, Los polímeros naturales se encuentran en los seres vivos.Se estudia cómo se manejan ciertos procesos de reciclaje, en los que aparecen muchos productos de desecho que contienes esos compuestos, para crear conciencia ecológica entre los estudiantes y como un instrumento para crear sentido de comunidad y pertinencia en ellos. El conocer sus técnicas de obtención, características y aplicaciones, permiten el uso adecuado de los polímeros.

3.3.4 NUEVA IMAGEN DE MATERIALES COMO: 

Cerámica: Son sólidos inorgánicos que normalmente son duros y estables a altas temperaturas. En general son aislantes eléctricos. Los materiales cerámicos tienen una variedad de formas químicas, incluyendo los óxidos, carburos, nitruros, silicatos y aluminatos. Los materiales cerámicos son muy resistentes al calor, corrosión y deterioro; no se deforman con facilidad ante un esfuerzo; y son menos densos que os metales utilizados para aplicaciones de altas temperaturas. A pesar de esta ventajas, el uso de materiales cerámicos como materiales de ingeniería ha siso limitados debido a que son extremadamente quebradizos. Las diferenciasimportantes entre las propiedades mecánicas de los metales y los materiales cerámicos surgen de las interacciones de enlaces en la escala atómica. Los átomos están unidos por enlaces iónicos covalentes polares. Estos enlaces en general son fuertes, pero también son muy direccionales, lo que evita que los átomos se deslicen entre sí, y son responsables de la naturaleza quebradiza de los materiales cerámicos. 

Cristales líquidos: Se refiere a materiales que tienen esa clase de estructura ordenada, pero en un cristal líquido, como en un líquido normal, la posición de las moléculas no es precisamente muy ordenada. Así pues, lo que lo hace diferente a un líquido ordinario, es la forma alargada y delgada de sus moléculas. Aunque la posición de las moléculas sea aleatoria, su orientación puede ser alineada unas con otras en un patrón. Eso es lo que crea la estructura ordenada, como en los sólidos, de un cristal líquido. Según como se ordenen dichas moléculas, se pueden clasificar tres tipos de cristales líquidos: nemáticos, esméticos y colestéricos. La mayoría de éstos responden fácilmente a los campos eléctricos y así exhiben distintas propiedades ópticas según la presencia o ausencia del campo.Sus aplicaciones son como herramienta analítica para medir las variaciones de temperatura, útiles en termometría oral y cutánea, ginecología, neurología, oncología y pediatría, entre otros. El rápido desarrollo de la tecnología visual ha acompañado a los avances informáticos  equipos de audio, electrodomésticos y equipamiento del automóvil, entre otros. Las pantallas de cristal líquido han supuesto un papel fundamental en este desarrollo

Polímeros: Es una sustancia formada por macromoléculas, que contienen una cantidad muy grande de átomos y tiene un alto peso molecular. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales. Éntrelos muchos polímeros sintéticos están el nailon, el polietileno y la baquelita. Los polímeros no necesitan ser homogéneos, y la mayoría no lo son. Aun uno tan sencillo como el polietileno es una mezcla de macromoléculas con distintas longitudes de cadena y distintos grados de ramificación. Plásticos: Se aplica a las sustancias de distintas estructuras que carecen de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Se debe a que denota ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. Se usó originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. Aplicaciones en el sector industrial: piezas de motores, aparatos eléctricos y electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, etc. En construcción: tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno, etc. Industrias de consumo y otras: envoltorios, juguetes, envoltorios de juguetes, maletas, artículos deportivos, fibras textiles, muebles, bolsas de basura, etc.

Materiales superconductores: Son aquellos que poseen super conductividad, que es la capacidad de conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida de energía en determinadas condiciones. La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida que la temperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor límite. Incluso cerca de cero absoluto una muestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia deun superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material seenfría por debajo de su temperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. Al igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la super conductividad es un fenómeno de la mecánica cuántica.Comportamiento magnético. Aunque la propiedad más sobresaliente de los superconductores es la ausencia de resistencia, lo cierto es que no podemos decir que se trate de un material de conductividad infinita, ya que este tipo de material por sí sólo no tiene sentido termodinámico. Aplicaciones futuras incluyen transformadores de alto rendimiento,dispositivos de almacenamiento de energía, la transmisión de energía eléctrica, motores eléctricos  para la propulsión de vehículos, como en vactrains o trenesmaglev y dispositivos de levitación magnética. Sin embargo la super conductividad es sensible a los campos magnéticos en movimiento de modo que las aplicaciones que usan corriente alterna, los transformadores, serán más difícil de elaborar que las que dependen de corriente continua.