Poliacrilato de sodio (C3H3NaO2)n: estructura, propiedades, usos, riesgos
El poliacrilato de sodio es un compuesto orgánico de alto peso molecular formado por la unión de muchas unidades o trozos de un compuesto más pequeño, el acrilato de sodio. La fórmula molecular del poliacrilato de sodio es (C3H3NaO2)n, y la fórmula ampliada de su monómero es –CH2–CH(COONa)–.
El poliacrilato de sodio posee muchos trozos repetitivos todos iguales. Es un polielectrolito aniónico porque tiene muchos aniones carboxilato –COO–, que poseen carga negativa. Esto es lo que le da sus principales propiedades fisicoquímicas y favorece sus múltiples usos.
Tiene mucha afinidad por el agua. La absorbe muy fácilmente formando un gel. Absorbe todo tipo de fluidos o soluciones acuosas. Esta propiedad hace que sea utilizado por ejemplo en pañales desechables y toallas sanitarias.
Además se usa en empaques de la industria de los alimentos frescos para absorber el exceso de agua que estos puedan producir.
Por su gran cantidad de cargas negativas de –COO– se utiliza en los detergentes para ayudar a suspender las partículas de sucio. También sirve en procesos industriales donde se requiere atrapar iones metálicos positivos como los de calcio, aluminio y magnesio.
El poliacrilato de sodio no es tóxico, pero es muy importante no ingerirlo pues puede absorber el agua de la saliva, aumentar su volumen y causar asfixia.
Índice del artículo
El poliacrilato de sodio es un polímero, por lo que está formado por muchos trozos individuales todos iguales y unidos entre sí. Dichos trozos, pedazos o unidades se denominan monómeros.
El poliacrilato de sodio se genera por la unión de muchas moléculas de acrilato de sodio. Al unirse, los trozos de acrilato de sodio pierden el doble enlace.
Por esta razón, el poliacrilato de sodio posee una estructura sin dobles enlaces, con muchos aniones carboxilato –COO– y muchos iones sodio Na+ unidos a estos.
Por poseer tantos grupos aniónicos –COO– se dice que es un polielectrolito.
El monómero o trozo individual del poliacrilato de sodio posee una cadena de dos átomos de carbono y un grupo –COO–Na+ unido a esta, como se indica a continuación: –CH2–CH(COO–Na+)–.
La cantidad de monómeros puede variar desde algunas decenas hasta varios cientos.
Por esta razón se coloca una n en la fórmula del polímero, pues n simboliza el número de monómeros y este número puede cambiar según lo que desee el fabricante del polímero.
-Poliacrilato de sodio
-Sal sódica del ácido poliacrílico
-Sal sódica del polímero del ácido acrílico
-Sal sódica del homopolímero del ácido 2-propenoico (homopolímero significa que es un polímero homogéneo o que está formado por muchas unidades de un solo tipo de molécula)
Sólido blanco en polvo o gránulos.
Depende del número de monómeros que conforman el polímero. Comercialmente se produce poliacrilato de sodio con pesos moleculares de, por ejemplo, 1200, 2100, 8000 y 15000.
1,32 g/mL a 25 ºC.
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Muy soluble en agua.
El poliacrilato de sodio posee mucha afinidad por el agua. Las soluciones acuosas de poliacrilato de sodio son muy viscosas y muestran una alta fibrosidad.
Es un polímero extremadamente absorbente, especialmente del agua o fluidos acuosos. Su velocidad de absorción de agua es muy alta.
El agua es fácilmente atraída por este polímero, el cual al absorberla se convierte en un gel. Y tiene una capacidad muy alta de retención del agua absorbida.
Todo esto se explica porque el hidrógeno del agua forma puentes de unión con el anión carboxilato –COO– del polímero. La polaridad del agua y del grupo carboxilato favorece estos puentes de hidrógeno: –C–O- – -H–O–H.
El poliacrilato de sodio también estabiliza las emulsiones de aceite en agua. Las partes de la molécula del poliacrilato que son afines al aceite –CH2–CH– se unen a este y las porciones iónicas o afines al agua –COO–Na+ se quedan en esta. Así, las gotitas de aceite quedan estables dentro del agua.
Otra de sus características es que por poseer esa gran cantidad de aniones carboxilato –COO– el poliacrilato de sodio puede atraer fácilmente iones positivos o cationes metálicos como los de calcio Ca2+, magnesio Mg2+ o aluminio Al3+. Se une a ellos con facilidad y no los suelta.
No es tóxico ni contaminante y es biodegradable.
Para obtener el poliacrilato de sodio se hacen reaccionar en primer lugar ácido acrílico CH2=CH-COOH e hidróxido de sodio NaOH, para así obtener el acrilato de sodio CH2=CH-COO–Na+.
Este último se somete a calentamiento en presencia de persulfato de amonio (NH4)2S2O8 para acelerar la reacción de polimerización, donde cada molécula de acrilato de sodio se une a la siguiente utilizando el doble enlace.
La solución obtenida contiene poliacrilato de sodio. Luego mediante evaporación bajo ciertas condiciones se obtiene el polímero seco.
El poliacrilato de sodio se usa como superabsorbente en varios productos de amplio consumo. Un gramo de este polímero puede absorber de 300 a 1000 gramos de agua pura.
Por ejemplo, se emplea en pañales desechables, en servilletas sanitarias, almohadillas de lactancia materna y otros artículos de uso doméstico. En estos casos absorbe eficientemente los fluidos acuosos corporales, como orina o sangre.
Se usa también para prevenir derrames de líquidos mediante solidificación de estos. Permite lidiar con fluidos corporales atrapándolos en un gel semisólido y seco, haciendo que su disposición sea más fácil.
En los hospitales y clínicas sirve para el manejo de derrames y en botellas para succión de fluidos. Esto permite ahorros en lavandería, menos vergüenza para los pacientes y reducir resbalones y ajetreo para los profesionales de la salud que los atienden.
El poliacrilato de sodio sirve como espesante en soluciones de hipoclorito que se usan en mezclas blanqueadoras.
También forma parte de las composiciones de detergentes pues durante el lavado de ropa actúa como dispersante de las partículas de sucio manteniéndolas en suspensión, incrementando la blancura y mejorando el desempeño general limpiante de los detergentes.
Esto se debe a las múltiples cargas negativas o aniónicas que ayudan a suspender las partículas de sucio, por lo que es más efectivo en detergentes granulares o en polvo y lavando a pH alcalino (es decir, básico).
Ha sido usado ampliamente como espesante y agente de preparación utilizando sus propiedades fisicoquímicas.
Se emplea por ejemplo como dispersante de pigmentos minerales o rellenos como carbonato de calcio o caolín durante la manufactura de papel o cartón que entra en contacto con todo tipo de alimentos, excepto para usarlo en contacto con fórmulas infantiles o leche materna.
Sirve también como absorbente de fluidos en materiales que entran en contacto con alimentos. Absorbe el exceso de agua de todo tipo de alimentos frescos, como pollo, pescado, carne, vegetales y frutas.
En las industrias productoras de azúcar, su uso durante la evaporación de agua de jugos de remolacha o caña de azúcar permite atrapar iones metálicos y así controlar la formación de incrustaciones de minerales en los equipos.
En la industria petrolera se emplea actualmente en conjunto con otros polímeros acrílicos para espesar el agua inyectada en algunos pozos y favorecer el barrido efectivo del petróleo residual para su recuperación.
Además, se ha utilizado el poliacrilato de sodio en pruebas para prevenir la precipitación de calcio y magnesio y así evitar incrustaciones en los equipos durante la recuperación de petróleo en pozos por inundación con polímeros.
El poliacrilato de sodio a menudo se añade al plástico de cloruro de polivinilo, o PVC (siglas del inglés PolyVinyl Chloride) como modificador de la resistencia al impacto y ayudante de proceso.
Entre las características que debe poseer para cumplir estas funciones se encuentra la de poseer algo de no-miscibilidad (no mezclarse) con el otro polímero, para formar pequeñas zonas independientes.
A la vez debe generar algunos enlaces fuertes interfaciales con el polímero base o matriz para permitir una buena transferencia del estrés a través de dichos enlaces.
Si el modificador de impacto es demasiado compatible o miscible no mejora la resistencia al impacto, pero si es completamente incompatible el compuesto base pierde su resistencia o dureza.
Por esta razón, el poliacrilato de sodio es útil en esta aplicación.
El poliacrilato de sodio se emplea en la industria de la pulpa y papel como dispersante.
Esto se debe a su habilidad para secuestrar o atrapar (y no soltar) cationes multivalentes (es decir, con carga múltiple) dañinos, como aluminio Al3+ y calcio Ca2+, acomplejándose con estos.
Es resistente a pH alto, a altas temperaturas y a fuerzas de corte o cizallamiento altas. Sin embargo, si los cationes multivalentes están en alta concentración pueden precipitar el poliacrilato haciendo que pierda su efectividad.
También se usa en la industria cosmética como espesante y emulsionante.
Debido su capacidad de absorber agua rápidamente, se emplea como bloqueador de agua en los cables de fibra óptica. Estos son los cables que se usan para la transmisión de la señal de Internet y teléfono.
El poliacrilato de sodio es el que rellena las bolsas de gel frío que se emplean para tratar dolores por golpes o lesiones, o para transportar medicinas o flores.
Con el poliacrilato de sodio se elaboran los pequeños muñecos que se expanden o aumentan su volumen al dejarlos remojando en agua.
Aunque el poliacrilato de sodio no es tóxico, la ingestión de sus gránulos vía oral hace que estos se expandan en contacto con la saliva.
En consecuencia, el ingerirlo es un riesgo importante debido a que puede ocasionar obstrucción de las vías aéreas. Esto significa que puede impedir la respiración. Por otra parte, si se inhala en pequeñas cantidades, no suficientes para causar obstrucción, resulta irritante de la respiración por sus propiedades desecantes.
El poliacrilato de sodio está siendo usado cada vez más en salas médicas y geriátricos, colocado en botellas para la orina al lado de los pacientes, por lo que es un riesgo que los pacientes ancianos confundidos puedan ingerirlo.
Por esta razón, este tipo de pacientes debe ser supervisado continuamente.
No es irritante de la piel. No es inflamable.
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