MACROMOLÉCULAS, POLÍMEROS Y MONÓMEROS

Macromoléculas, polímeros y monómeros

Macromoléculas naturalesTodos los seres vivos estamos constituidos de agua y moléculas orgánicas complejas llamadas macromoléculas , y se les conoce así porque son moléculas cuya masa molecular es superior a los 10 000 uma (unidad de masa atómica). sin embargo, podemos encontrar moléculas hasta de un millón de uma.Estas moleculas estan formadas por repeticiones de átomos, constituyendo así un conjunto conocido como polímero.Ala unidad repetitiva se le conoce como monómero.  La importancia de las macromoléculas en el cuerpo humano es vital debido a que gracias a ellas el organismo realiza una gran cantidad de funciones para su desarrollo y supervivencia.La estructura de cada una de ellas permite que cumplan una función que las diferencia de las otras. Por ejemplo :correr, estudiar,platicar y caminar son de las muchas actividades que podemos realizar siempre y cuando tengamos energía en nuestro organismo, la cual es obtenida mediante el metabolismo de los alimentos. Se habla de tres grandes tipos: carbohidratos, lípidos y proteínas. 

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Macromoléculas naturales

CarbohidratosLos carbohidratos se conocen también como glucidos o hidratos de carbono son compuestos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos realizan muchas funciones vitales en los organismos vivos, la principal función de los carbohidratos es suministrarle energía al cuerpo, especialmente al cerebro y al sistema nervioso. Se clasifican en monosacáridos (una sola molécula) que poseen 4, 5, 6 carbonos, se distinguen por la orientación de los grupos hidroxilos    (-OH). Los disacáridos (dos moléculas), encontramos la sacarosa, maltosa o lactosa, union de dos monosacáridos por un enlace glucosídico (éter), con pérdida de una molécula de agua al realizarse dicha unión. Los oligosacáridos (de tres a nueve moléculas) y los polisacáridos (cadenas ramificadas de más diez moléculas).Propiedades:  solubles en agua, cristalinos, mutorrotación, poco solubles en etanol, dulces, dan calor, siguen la formula Cn (H2O)n.

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Caption: : El enlace glucosídico es el enlace para unir monosacáridos con el fin de formar disacáridos o polisacáridos. se establece en forma de eter siendo un atomo de oxigeno el que une cada pareja de monosacáridos.

LípidosMoléculas orgánicas constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno, pueden contener azufre, fósforo y nitrógeno.Son reservas alimenticias, por lo que en las plantas son una especie de aceite  y animales son cúmulos de grasa de reserva; por esto es que son la principal fuente de alimento y de energía. De acuerdo a su estructura son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos (éter, cloroformo).                                   Se clasifican en: Lípidos simples, son ésteres de ácidos grasos con glicerol ( grasas y aceites)se ecunetran los Acilglicéridos y Céridos.                                     Lípidos complejos, se les consideran ésteres de ácidos que contienen otros grupos químicos además de un alcohol y del ácido graso, se encuentran los Fosfolípidos y Glucolípidos.                                                   Los derivados: compuestos por anillos de carbonos, se encuentran los Esteroides (tetosterona, progesterona) y Esteroles (colesterol).         Cumplen funciones diversas, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y reguladora (como las hormonas esteroides).

Macromoléculas naturales

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Caption: : El enlace ester es característico de los lípidos. se forma al reaccionar ácidos grasos con alcoholes. se remplaza el -OH del grupo carboxilico por un -OR de un alcohol.

Macromoléculas naturales

ProteínasEn general resultan ser de vital importancia en toda materia con vida y son indispensables para el crecimiento de los seres vivos. Las proteínas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría contienen azufre y fósforo.Están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos(enlace entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido.Por su estructura se clasifican en : primaria(secuencia), secundaria(polipeptido enrollado en forma edo helicoidal), terciaria (se curvan y se enrollan, forma globular) y cuaternaria( formada por varia cadenas).Funciones: Forman la estructura del citoplasma y desempeñan funciones primordiales en los procesos de las célulasDentro de su propiedades estan: Amortiguador de pH (comportamiento anfótero, capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio), Especificidad ( tiene una función específica determinada por su estructura primaria), Estabilidad  (debe ser estable en el medio donde desempeñe su función), Solubilidad  (hace posible la hidratación de los tejidos de los seres vivos.

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Caption: : El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH.

Macromoléculas naturales

Ácidos nucleicosSon grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, largas cadenas; algunas llegan a alcanzar tamaños gigantescos. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos:-ADN: constituido por dos cadenas puede disponerse en forma lineal (núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (células procarióticas, mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). Porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo. Tiene una azucar pentosa (desoxirribosa), grupo fosfato y bases nitrogenadas(adenina, timina, guanina y citocina).ARN: difiere del ADN en la pentosa (ribosa) y la base aparece  uracilo en lugar de timina. Las cadenas son cortas, y es una sola.Existen tres tipos: ARNm(mensajero), ARNr (ribosomico) y ARNt(transferencia).Propiedades: ácido-base, debido a los grupos fosfato y a las bases nitrogenadas; solubilidad: son solubles en agua; viscosidad: mayor en bicatenarios que en monocatenarios.

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Macromoléculas sintéticas. 

Las macromoléculas sintéticas son productos de un proceso que podríamos llamarle unión química secuencial entre molécula y molécula, de tal forma que quede una cadena muy larga de hidrocarburos a cuyo proceso se le llama polimerización.La polimerización consiste en la combinación de moléculas pequeñas de hidrocarburos para obtener moléculas con mayor número de átomos de carbono.Los polímeros sintéticos comenzaron a producirse en 1907 con el compuesto denominado la baquelita (utilizada actualmente para realizar componentes para instalaciones eléctricas, obtenida a partir del fenol y el formaldehído.Según su mecanismo de polimerización En 1929 Carothers propuso la reacción: POLÍMEROS DE ADICIÓNGeneralmente por apertura de dobles enlaces. Es normalmente una reacción en cadena, en la que sucesivas moléculas de monómero reaccionan con un centro activo que se introduce en el sistema y que va creciendo en peso molecular.- Polipropileno - Poliuretano- Polioximetalio- Poliestireno

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Macromoléculas sintéticas

POLIMEROS DE CONDESACIÓN.Mediante reacciones clásicas de la química orgánica. Los polímeros de condensación se forman por reacción de dos grupos funcionales diferentes, para dar lugar a un nuevo tipo de función. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos.Los Homopolímeros. PolietilenglicolSiliconas.Los Copolímeros. Baquelitas. Poliésteres. Poliamidas.

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Contaminacion por los polimeros sinteticos

Los polímeros son muy necesarios en la vida diaria, pero afectan principalmente al medio ambiente. Hay materiales hechos de polímeros no degradables y de los cuales solo unos pocos pueden reciclarse y son un problema ecológico.Al crear nuevos productos utilizando polímeros, causa que las industrias hagan una mayor cantidad, al aumentar los avances tecnológicos causa que ya no pueda ser reutilizados o tan solo el costo para hacerlo sea mucho mas alto.Los polímeros sintéticos favorece que se desarrollen aplicaciones en campos tan diversos como el sector textil, automovilístico, farmacéutico o informático, sin embargo, estos provienen del petróleo (un recurso agotable) y que cuando llegan al medio ambiente, en forma de residuos, son contaminantes.Un ejemplo son los plásticos que tiene una infinidad de usos, pero a su vez  contaminan demasiado pues la mayoría están hechos de petroleo, y son muy resistentes a la degradación. Afectan a la flora, aunque los mas afectados son los animales que ingieren estos plásticos por equivocación y mueren intoxicados.

Para poder reducir el problema de contaminación por el usos de estos polímeros es necesario tomar conciencia del daño que esta causando, contribuyendo a usar lo menos posible todos estos productos que contienen polímeros. Utilizar las llamadas 3R: Reducir la cantidad de plásticos que se usan, Rehusarlos y/o Reciclarlos.                              Existe una gran variedad de productos que se obtienen a partir de los procesos de reciclaje: desde envases para bebidas (con un proceso de producción más estricto), hasta artículos que se utilizan cotidianamente en el hogar.                                                                                   Otra alternativa es que se fabriquen bioplásticos con materiales degradables, obtenidos a partir de fuentes renovables como las plantas y las bacterias, fabricados a partir de polímeros como el almidón, colágeno y el ácido láctico, entre otros.                                         Para que se fomente el reciclaje de los plásticos es importante establecer un compromiso, se trata de un problema de comportamiento individual, y también de falta de coordinación entre las acciones que pudieran realizarse al interior de cada familia, con las actividades que incluyen los servicios públicos de saneamiento ambiental y con la iniciativa privada (empresas) que son las que cuentan con la infraestructura del reciclaje.

La nueva imagen de los materiales.

Están específicamente diseñados para procesos determinados. De entre ellos pueden destacarse:CERÁMICAS.Los productos cerámicos son materiales sólidos inorgánicos no metálicos formados por enlaces covalentes o iónicos, pueden ser cristalinos o no cristalinos. Presentan alta dureza y rigidez, altos puntos de fusión, aislante térmico, elevada durabilidad, etc. Se utilizan en campos  magnéticos, ópticos, químicos, biomédicos, automotrices. CRISTALES LÍQUIDOS. Las estructuras y propiedades los cristales, como punto de fusión, densidad y dureza, están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas a las partículas. Cualquier cristal es susceptible de clasificarse como uno de los cuatro tipos: iónico, covalente, molecular, o metálico

Tenemos la aplicación de los cristales líquidos, los cuales constan de un fluido compuesto por moléculas alargadas que tienen la propiedad de ordenarse como un cristal ante la polarización eléctrica del medio. Al ordenarse cambian sus propiedades ópticas (color, opacidad, etc.). Se han utilizado intensamente en las pantallas de pequeños aparatos electrónicos (calculadoras, relojes) y actualmente se están introduciendo en el mercado de los monitores (pantalla plana)

La nueva imagen de los materiales. 

POLIMEROS. El término polímeros se deriva de las palabras griegas poli (muchas) y meros (partes). Estas partes, que se llaman monómeros, se encuentran conectadas entre sí por enlaces covalentes, formando una sola molécula gigante, que tiene pesos moleculares que pueden llegar hasta 107 g/mol o mayores. los polímeros presentan tres características comunes: una gran longitud, una gran anisotropía, consecuencia de la estructura lineal de la molécula, y una gran flexibilidad molecular. Algunas aplicaciones; fibras de alto modulo, membranas,.PLASTICOS.Se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Existe una gran variedad de plásticos y para clasificarlos, existe un sistema de codificación. 

MATERIALES SÚPER CONDUCTORES. Los superconductores son un tipo especial de materiales que pueden conducir la corriente eléctrica casi sin ofrecer resistencia, y, por tanto, sin que se produzca una “pérdida” energética. Es decir, los metales son buenos conductores, tanto térmicos como eléctricos, pero estos se calientan al conducir un flujo de electrones, porque los átomos del metal vibran y chocan contra estos. Ofrecen resistencia y se pierde energía en forma de calor. Esto no es rentable en algunas ocasiones. Se distinguen dos tipos de superconductores:Superconductores de tipo I, que impiden que los campos magnéticos penetren en ellos, es decir, los apantallan (efecto Meissner). Son elementos puros con una temperatura crítica muy baja.Superconductores de tipo II, son supercondiuctores "imperfectos" que permiten que que los campos magnéticos penetren en su interior, pasando gradualmente del estado superconductor al normal. Entre ellos se encuentran aleaciones, sustancias cerámicas.Se utilizan en medicina, para las resonancias magnéticas nucleares.También, en Sistemas de Transporte de energía.