Polimeroez

Oinarrizko kontzeptuez

Polimero izena Jöns Jacob Berzeliusek erabili zuen lehen aldiz, 1830. urtean. “Zati asko” du esanahi, eta, hain zuzen, etileno (C2H4) eta butileno (C4H8) substantziei buruz hitz egiteko erabili zuen terminoa. Bi substantziek formula enpiriko murriztu bera zeukaten (CH2), baina beren formula molekularrak horren multiploak ziren (CnH2n).

Polimero naturalak —almidoia, zelulosa, proteinak edo kautxua, esaterako— duela mende asko ziren enpirikoki ezagunak, baina XX. mendera arte ez zen pentsatu Berzeliusek sortutako kategorian sailkatu zitezkeela. Artean 1920. urtea zela, kimikariek uste zuten substantzia horiek molekula txikiak zirela, zeinak ahulki elkarlotuta zeuden haien artean suspentsio koloidalak osatuz. Izan ere, analisi kimikoek etengabe berresten zuten pisu molekular txikiko molekulak existitzen zirela. Hala ere, analisiak arazotsuak ziren beti; konposatu horiek ez zituzten kristal “garbiak” osatzen fusio puntu zehatza zutenak, eta bi irizpide horiek bete behar ziren substantzia purua eta homogeneoa zela frogatzeko.

polimeroak
Irudia: Molekula sinple bat etengabe errepikatuz eratzen den makromolekulari polimeroa deritzogu. Eguneroko bizitzan edonon aurki ditzakegu, hala nola, janzten ditugun arropetan, automobilgintzan edo medikuntzako tresnerian. (Argazkia: zeeshan ahmad – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Hermann Staudinger kimikariak ondorioztatu zuen, 20ko urteetan, aurrean zituen makromolekulak polimeroak zirela: molekula-kate erraldoiak, unitate bakarrarekin egindakoak (monomeroak), zeina bere buruarekin batzen zen tren baten bagoien antzera, zenbaitetan ehunka unitate elkarlotuz eta lotura kimiko bakunak osatuz. Almidoiaren eta zelulosaren kasuan, monomeroa azukre sinple bat zen, glukosa; proteinen kasuan, aminoazidoak ziren monomeroak; eta kautxuaren kasuan, isopreno izeneko molekula bat (formalki, 2-metilbutadienoa). Staudingerrek bere baieztapenak oinarritzeko kimika organikoaren metodo klasikoak erabili zituen, baina baita metodo fisiko berriak ere, besteak beste ultrazentrifugagailua, ultramikroskopioa eta X izpien difrakzioa. Beraren argudio eta frogek kimikari gehienak konbentzitu zituzten makromolekulen existentziaz 30eko urteen erdialdean.

Polimeroen egitura molekularra ezagutu gabe ere, Staudingerren aurkikuntzen aurretik jada bazegoen bilduta haien inguruko ezagutza enpiriko garrantzitsua. Horrela, 1840. urtearen inguruan, zelulosaren nitrazioak kotoi-bolbora edo “kerik gabeko bolbora”ren (nitrozelulosa) ekoizpen industriala eragin zuen ondorengo hamarkadetan. Nitrozelulosa deituriko hau bestelako konposatu organikoekin nahasteak eragin zuen lehenengo polimero manufakturatuak merkaturatzea: kolodioia (1846) edo xilonita (1869), azken hori zeluloide izenaz ezagunagoa(1870).

Zeluloidea lehenengo plastikoa izan zen, hau da, propietateak galdu gabe forma eman zekiokeen materiala. Sukoia izan arren, XIX. mende bukaeran zeluloidea erregulartasunez erabiltzen zen orraziak, alkandora-lepoak edo argazki-pelikulak fabrikatzeko, beste produktu batzuk beste.

Staudingerren aurretik ere, 1910ean, Leo Baekeland kimikariak lehen polimero plastiko guztiz sintetikoa egin zuen, fenol eta formaldehidotik abiatuta. Bakelita askoz hobea zen aplikazio askotan, zeluloidearekin alderatuta. Hurrengo hamarkadetan hainbat plastiko berri sortu ziren enpresetako laborategietan: azido akrilikoaren, binilo kloruroaren, estirenoaren, etilenoaren eta beste monomero askoren bertsio polimerizatuak.

Plastikoak ez ziren izan, ezta gutxiago ere, arrakasta komertziala izan zuten polimero bakarrak. Zeluloidea bezala, rayon motako zuntzak (zeta artifizialak) XIX. mende amaierakoak dira, eta Wallance Carothers kimikariaren nylonak —poliamida osoki sintetikoa— iraultza komertziala eragin zuen XX. mendeko 40ko urteetan.

DuPont laborategietan garatutako nylonari hainbat erabilera eman zitzaizkion, besteak beste, hortz eskuilak, mediak, paraxutak, pneumatikoak, torlojuak edo gitarra sokak ekoiztea. Bestelako zuntz sintetikoek, esaterako orloiak (akrilikoa) edo dakroiak (kotoi artifiziala) ehunen industriarako material berriak eskaini zituzten. Polimero batzuen erabilera askotarikoa dakroian islatzen da (polietilentereftalatoa edo PET, ingelesezko siglez); izan ere, gaur egun oso ezaguna da ontziak egiteko erabiltzen delako, bereziki ur edota freskagarri botiletarako.

Polimeroen gaitasun teknikoen eta eragin ekonomikoaren ondorioz, ikerketa-laborategiak ia estatu-auzi bihurtzera iritsi ziren. Motor bidezko ibilgailuen arrakastaren ondorioz, nazio garatuek menpekotasun deserosoa zeukaten zenbait herrialde tropikaletako kautxu-iturriekiko, zenbaitetan herrialdeok nazio etsaien orbitan zeudelako. Arazo hori agerikoa izan zen Lehen Mundu Gerran borrokatu ziren herrialde guztientzat, eta bereziki Alemaniarentzat.

1930. urterako, DuPont laborategiek erosia zuten Julius Nieuwland kimikariak, Notre Dame Unibertsitateko irakasleak, garatutako produktu baten patentea, eta 1931n William Carothersek merkaturatu zitekeen produktu bihurtu zuen DuPrene markarekin, baina arrakasta eskasa izan zuen; neopreno berrizendatu zuten, eta konpainia horren katalogoaren parte izatera pasa zen. 1935ean I.G. Farbeneko zientzialari alemaniarrek kautxu sintetiko bat prestatzen zuten, buna kautxua, estireno butadienozko kopolimeroa zena (bi monomero aldizkaturen katea); Estatu Batuek kautxu mota horren kopuru izugarri handia fabrikatu zuten erabilera militarrerako. Hala ere, kautxu sintetikoko lehen planta SC 1 sobietarra izan zen (синтетического каучука – 1), zeina 1932an eraiki zen Stalinen lehenengo bost urteko planaren baitan, polibutadienoa ekoizteko: alegia, Sergéi Vasílievich Lébedev kimikariak garatutako kautxu sintetiko bat, masan ekoitzi zen lehena.

Produktu horiek guztiek balio estrategikoa zutela frogatu zen Bigarren Mundu Gerran. Gaur egun polimeroak presente daude eguneroko bizitzako alderdi guztietan. Eta areago egongo dira etorkizunean, gero eta erabilera eta propietate gehiagorekin: horren adibide dira 3D inprimagailuak; ekoizpen industriala pertsonalizatzeko eta indibidualizatzeko joeraren adierazle diren gailu berri horiek egiten dutena da, hain zuzen, polimero geruzak erantsi bata bestearen gainean.


Egileaz:

Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.


Itzulpena:

Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea:

Xabier Bilbao

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude