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GIULIO NATTA VIDA Y APORTE A LA CIENCIA DE LOS POLIMEROS

por Ceres Corro

Los polímeros son moléculas gigantes de peso molecular de 104-107; algunos ocurren naturalmente (celulosa, seda, caucho natural, etc.), mientras que polietileno, poliéster, nylon, y otros son sintéticos. La base de la formación de dichas macromoléculas yace en la habilidad de ciertos monómeros a enlazarse con otros repetidamente a través de enlaces químicos primarios (covalente). (1)

Este proceso químico es llamado polimerización, y las resultantes moléculas entrelazadas pueden ser:
· Lineales
· ramificadas
· redes tridimensionales
· copolímeros


Existen varios tipos de polimerización:
· Polimerización por condensación, que es aquella que se produce por la unión de monómeros polifuncionales, mediante la eliminación de una molécula de agua.
· La polimerización por adición, que es el resultado de la adición rápida de una molécula a la vez a una cadena creciente del polímero, por lo general, a través de un intermedio reactivo (catión, radical o anión) en el extremo creciente de esa cadena.

Un término muy importante en polímeros es la estereoquímica, ya que ella permite identificar como que van organizado los grupos laterales de la molécula y dependiendo de esta organización el polímero va a tener distintas propiedades. Si los grupos laterales quedan del mismo lado del esqueleto del polímero, a este se le llama isotàctico, si los grupos laterales se alternan de un lado y de otro, al polímero se le llama sindiotàctico y por último si los grupos laterales se encuentran distribuidos al azar a este se le llama atàctico. (2)



Desde el descubrimiento del caucho natural, en el siglo XVIII, los polímeros han sido muy estudiados y han tenido gran desarrollo tecnológico, y a pesar de que la ciencia y tecnología de los polímeros había conseguido importantes progresos al principio de la década de 1950, aún quedaban grandes obstáculos por superar.

Debido a la abundancia y al bajo coste de los componentes derivados del petróleo o "monómeros", los polímeros de hidrocarburos que sólo contienen átomos de carbono (C) e hidrógeno (H) representaban una clase de sustancias que podían resultar de gran utilidad. Los objetivos especialmente atractivos eran los polímeros compuestos por los monómeros más pequeños y abundantes, etileno y propileno (que contienen dos y tres átomos de carbono respectivamente).

La capacidad general de estos tipos de moléculas, que contienen parejas de átomos de carbono conectados mediante "enlaces dobles", para unirse y formas largas cadenas (véase figura a continuación) ya era de sobra conocida. Sin embargo, el caso del etileno y el propileno constituía un importante reto. La "polimerización" del etileno se había llevado a cabo, pero únicamente a niveles de temperatura y presión excesivamente elevados, obteniendo polímeros cuyas propiedades dejaban mucho que desear. La polimerización del propileno seguía siendo un reto pendiente.

Cadena macromolecular de polietileno y polipropileno.


En 1953, mientras realizaba una investigación básica sobre las reacciones de compuestos que contienen enlaces de carbono y aluminio, el químico alemán Karl Ziegler, que trabajaba en el instituto Max Planck para la investigación del carbón en Mulheim, descubrió que al añadir sales de determinados tipos de metales como el titanio o el circonio a estos compuestos, se convertían en "catalizadores" (sustancias que aceleran las reacciones químicas) de gran actividad para la polimerización del etileno en condiciones relativamente suaves.
Basándose en el descubrimiento de Ziegler, el químico italiano Giulio Natta, del Instituto politécnico de Milán, demostró que catalizadores similares resultaban eficaces en la polimerización del propileno. Además, dichos "catalizadores de Ziegler-Natta" permitían conseguir un exhaustivo control de las estructuras y la longitud de la cadena de los polímeros de propileno resultantes y, en consecuencia, de sus propiedades. Entre otros logros notorios relacionados con este tipo de catalizadores se incluyen la síntesis de un polímero idéntico al caucho natural. (3)
Los trabajos de Giulio Natta en polímeros lo convirtieron en uno de los investigadores mas relevantes en el área de la química macromolecular, este singular investigador nacido en Imperia cerca de Génova, Italia, así como sus estudios serán los elementos mas destacados de esta investigación.
Giulio Natta nació en Porto Mauricio ahora Imperia el 26 febrero de 1903. Sus padres fueron Francesco Natta, un juez, y Elena Crespi.(4) Cambió sus estudios de matemáticas en la Universidad de Génova por los de ingeniería química en el Instituto Politécnico de Milán donde se graduó en 1924. En 1927 aprobó los exámenes que le daban derecho a enseñar allí, y en 1933 lo llamaron de la universidad de Pavía para ser designado como profesor y al mismo tiempo director del instituto de química general de esa universidad, donde permaneció hasta 1935, cundo fue designado profesor principal en la cátedra de química física de la universidad de Roma.
A partir de 1936 y hasta 1938 él fue profesor y director a tiempo completo del instituto de la química industrial en la escuela politécnica de Turín, ya que a partir de 1938 fue nombrado director del departamento de química industrial de la escuela politécnica de Milano, donde trabajo el resto de su vida.
Siendo ya un profesor y un científico famoso a nivel mundial, el profesor Natta comenzó sus primeros desarrollos con el estudio de sólidos por medio de radiografías y de la difracción del electrón.
Él, entonces utilizó los mismos métodos para estudiar los catalizadores y las estructuras de algunos polímeros orgánicos. Su investigación cinética sobre síntesis del metanol, sobre la hidrogenación selectiva de compuestos orgánicos no saturados y sobre la obtención de polímeros en general condujo a una comprensión del mecanismo de estas reacciones y a una mejora en la selectividad de catalizadores.

En 1938 el profesor Natta comenzó a estudiar la producción del caucho sintético en Italia; él participó en el trabajo de investigación sobre el butadieno y fue el primero en lograr la separación física del butadieno de 1-butadieno por un nuevo método de destilación extractiva.
Ese mismo año, 1938, comenzó a investigar la polimerización de olefinas y la cinética de reacciones concurrentes y subsecuentes.
En 1953, con la ayuda financiera de una compañía química italiana, muy grande para la época llamada Montecatini, el Giulio Natta amplió la investigación conducida por Ziegler sobre los catalizadores organometálicos en la polimerización estereospecifica , descubriendo de esta manera nuevas clases de polímeros con una estructura muy regular.
Estos estudios, que fueron desarrollados para el uso industrial en los laboratorios de Montecatini, condujeron a la realización de un material termoplástico, el polipropileno isotactico, que Montecatini fue el primero en producir a una escala industrial, en 1957, en su planta de Ferrara. Este producto fue y ha sido puesto con éxito en el mercado mundial del material plástico, con el nombre de Moplen, como fibra sintética, con el nombre de Meraklon, como monofilamento y con el nombre de Merakrin como película del embalaje y en otros distintos desempeños, como se observa en la figura.
Con las investigaciones de rayos-X, Natta también tuvo éxito, al lograr la determinación del arreglo exacto de cadenas en el enrejado de los polímeros cristalinos nuevos que él había descubierto.

No menos relevante en su estudio fue la investigación que condujo a la síntesis de elastómeros totalmente nuevos, la cual se llevaba a acabo de diversas maneras: por la polimerización del butadieno en los -1.4 polímeros cis con un grado muy alto de pureza esteroespecifica (se puede ubicar la distribución de los grupos laterales) y por la copolimerización del etileno con otras olefinas originando uno de los materiales mas interesantes de naturaleza polimérica como lo son los cauchos sintéticos saturados.
La vulcanización de estos cauchos fue hecha posible por los métodos generalmente usados para el caucho natural, con la introducción de las unidades monomericas no saturadas (polímeros termoplásticos que contienen etileno y propileno).
Los procesos para la síntesis asimétrica, permitieron la producción de macromoléculas ópticamente activas de los monómeros ópticamente inactivos, esto es de gran importancia científica, debido a la semejanza entre estos procesos y los procesos biológicos naturales (uno permite el estudio del otro). Otros resultados interesantes obtenidos por Natta en el campo de la química macromolecular se refieren la síntesis de los copolímeros que son altamente cristalinos de diversos pares de monómeros y la síntesis de varios polímeros muy regulares.
Se dice que la documentación y publicaciones de Natta en la actividad científica y técnica es superior a los 700 papers publicados, de los cuales cerca de 500 se refieren a la estereorregularidad en polímeros, también Giulio Natta se destaco internacionalmente por el hecho de que obtuvo una gran cantidad de patentes sobre productos industriales en muchos países.
En 1961 lo nombraron miembro honorario de por vida de la academia de ciencias de Nueva York de la cual él había sido miembro desde 1958. En 1955 lo nombraron "miembro nacional" del dei Lincei de Academia. Su trabajo hizo que el ganara un reconocimiento en honor al merito a nivel internacional, destacándose como principal reconocimiento el premio Nobel en química en 1963, siendo el resto de sus premios, medallas honoríficas y reconocimientos innumerables.
En 1959 Giulio Natta enfermó y el resto de su vida se llevo a cabo al lado de su esposa Rosita y de sus dos hijos en un clima de tranquilidad y descanso, alejado de los laboratorios. Muere en 1979.(5)
Bibliografía
(1) ODIAN, G "Principles of polimerization". Second edition 1970
(2) Wade, LG "Química Orgánica" Segunda Edición. 1993. pp 1248
(3) http://www7.nationalacademies.org/spanishbeyonddiscovery/index.
html
(4) Editrice di Chimica srl "GIULIO NATTA present significance of his scientific contribution". 1982. pp 3-10
(5) http://www.nobel.se/index.html&prev=/search%3Fq%3Dgiulio%2Bnatta%26hl%3Des%26lr%3D%26ie%3DUTF-8%26oe%3DUTF-8

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