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I POLIMERI
Polimeri : macromolecole con elevata massa molecolare perché costituite da ripetute unità molecolari
( monomeri) uguali o diverse. Unite tra loro attraverso legami covalenti Sono distinti in: POLIMERI NATURALI Hanno rilevante ruolo biologico perché sono i fondamentali costituenti degli organismi viventi. Es. carboidrati, proteine, acidi nucleici (DNA e RNA) Proteine e acidi nucleici = eteropolimeri (costituiti da due o più monomeri)
POLIMERI SINTETICI
Prodotti attraverso una serie di reazioni di sintesi. Hanno un importante ruolo nella vita quotidiana. Es. cellophane, plexiglas, nylon (materie plastiche utilizzate in molti beni di consumo)
RAPPRESENTAZIONE E DENOMINAZIONE DEI POLIMERI
Per rappresentare un polimero si utilizza la formula dell’ unità ripetente (gruppo di atomi che viene ripetuto lungo la catena polimerica). Il numero n di unità ripetenti determina il grado del polimero. Si denominano premettendo il prefisso –poli al nome del monomero costituente. I polimeri possono essere distinti in omopolimeri e copolimeri diversi tipi di catene di copolimeri Il nome dei polimeri di condensazione è anch’esso costituito dal prefisso –poli, al quale, però, si aggiunge il nome del gruppo funzionale risultante della reazione tra i monomeri (es. poliesteri, poliammidi). I polimeri più noti hanno, però nomi commerciali come nylon e PET.
REAZIONI DI POLIMERIZZAZIONE: ADDIZIONE O CONDENSAZIONE Le razioni di polimerizzazione possono avvenire secondo 2 meccanismi: -polimerizzazione di addizione radicalica o a catena -polimerizzazione di condensazione o a stadi POLIMERI DI ADDIZIONE RADICALICA In questo caso il polimero si forma per addizioni successive del monomero, si costituisce così una catena polimerica il cui allungamento va avanti di un’unità monomerica alla volta. Vengono principalmente utilizzate molecole caratterizzate dalla presenza di doppi legami carbonio-carbonio. Questo tipo di polimerizzazione comporta l’addizione di radicali liberi, i quali (essendo fortemente reattivi a causa della presenza di un elettrone spaiato)tendono a reagire con altre specie chimiche per raggiungere una configurazione STABILE (attraverso la formazione di un legame covalente). I monomeri che prendono parte a questo tipo di processo sono composti con un doppio legame, quindi, affinchè si avvii la polimerizzazione è necessario un iniziatore radicalico che generi radicali nel sistema di reazione. Iniziatore radicalico = molecola che subisce facilmente una scissione omolitica (perché composti instabili con un legame debole), per effetto del calore o della luce (rad. UV), generando, così, radicali liberi.
ESEMPIO DI REAZIONE DI POLIMERIZZAZIONE RADICALICA: ETILENE→POLIETILENE La polimerizzazione avviene in 3 stadi: 1) INIZIO: fornendo calore si ha la rottura omolitica del legame covalente tra i 2 atomi di ossigeno nella molecola del perossido organico, con formazione di due radicali: R-O-O-R→R-O٭ +O-RO-R Un radicale ROO-R si addiziona al doppio legame C=C dell’etilene, formando un radicale del carbonio: ROO-R+CH2=CH2→ RO-CH2-O-RCH 2) PROPAGAZIONE: Il radicale del carbonio (molto reattivo) reagisce con una nuova molecola di etilene per formare un nuovo radicale del carbonio: RO-CH2-O-RCH2+CH2=CH2→RO-CH2-CH2-CH2-O-RCH 3) TERMINAZIONE: due radicali del carbonio reagiscono tra loro con formazione del polietilene: RO-(CH2)n-O-RCH2+O-RCH2-(CH2)n-OR→ RO-(CH2-CH2)n-OR Il polimero che si forma presenta agli estremi della catena i gruppi di atomi provenienti dall’iniziatore radicalico (i quali non non vanno ad alterare le proprietà del materiale ottenuto) Le reazioni di polimerizzazione sono regolate da parametri quali la temperatura, la pressione, la concentrazione dei reagenti e quella del catalizzatore (iniziatore radicalico).
POLIMERI DI CONDENSAZIONE
In questo caso i polimeri si formano per reazione tra 2 monomeri diversi, ciascuno dei quali è almeno bifunzionale ( per permettere l’allungamento del polimero). La razione produce l’eliminazione di molecole d’acqua. I monomeri utilizzati in questo meccanismo differiscono in base ai gruppi funzionali. I più comuni sono: dioli(alcoli con 2 gruppi –OH), diammine (ammine con 2 gruppi –NH), acidi bicarbossilici o diacidi (acidi con 2 gruppi –COOH) I Polimeri di condensazione più conosciuti sono: il nylon e il PET. Il PET è un poliestere ottenuto dalla reazione di un diacido aromatico (acido tereftalico) con un diolo (glicole etilenico). I polimeri di condensazione, diversamente da quelli di addizione, si formano a stadi, i monomeri, infatti, non si addizionano uno alla volta, ma diverse catene in allungamento si legano tra loro formando una macromolecola più grande. Inoltre, questo tipo di polimerizzazione è tendenzialmente più lenta. Il Nylon è una poliammide che si ottiene dalla reazione di un acido organico bifunzionale (acido adipico) con un’ammina bifunzionale (esametilendiammina).
PROPRIETA’ FISICHE DEI POLIMERI
Le interazioni intermolecolari hanno un ruolo importante nella determinazione delle proprietà fisiche dei polimeri. (generalmente deboli, ma con effetto significativo se moltiplicate per un numero elevato di atomi). Nel Nylon (un poliammite)si stabiliscono legami ad idrogeno tra gli atomi di ossigeno e il gruppo carbonilico presente in una catena e gli atomi di idrogeno del gruppo amminico della catena vicina. Le interazioni tra le catene determinano forze di coesione responsabili dell’ottenimento di un materiale facilmente lavorabile, ma resistente. I polimeri sono anche classificati in base alle proprietà dei materiali finali che vanno a costituire. I polimeri filabili sono detti FIBRE. Quelli che invece possono aumentare la loro lunghezza e ritornare alla lunghezza originaria sono detti ELASTOMERI. Le materie plastiche la cui lavorabilità cambia in base alla temperatura sono dette RESINE SINTETICHE. I polimeri in cui l’aumento della temperatura porta alla loro fusione sono chiamati RESINE TERMOPLASTICHE. Nelle RESINE TERMOINDURENTI la temperatura determina la reticolazione tra le catene , provocando l’indurimento irreversibile del materiale.
