Polimeri sintetici: proprietà, tipi ed esempi

I polimeri sintetici sono tutti quelli prodotti dalla mano umana in laboratori o bilance industriali. Strutturalmente, consistono dell'unione di piccole unità, chiamate monomeri, che sono collegate per formare quella che è nota come catena o rete di polimeri.

La struttura polimerica del tipo "spaghetti" è illustrata nella parte inferiore superiore. Ogni punto nero rappresenta un monomero, collegato a un altro da un legame covalente. La successione di punti porta alla crescita delle catene polimeriche, la cui identità dipenderà dalla natura del monomero.

Inoltre, la stragrande maggioranza dei suoi monomeri derivano dal petrolio. Questo risultato è ottenuto attraverso una serie di processi che consistono nel ridurre le dimensioni di idrocarburi e altre specie organiche per ottenere molecole piccole e sinteticamente versatili.

proprietà

Proprio come le possibili strutture dei polimeri sono diverse, lo sono anche le loro proprietà. Questi vanno di pari passo con la linearità, la ramificazione (assente nell'immagine delle catene), i collegamenti e i pesi molecolari dei monomeri.

Tuttavia, sebbene esistano schemi strutturali che definiscono la proprietà di un polimero e, quindi, il suo tipo, molti hanno in comune alcune proprietà e caratteristiche. Alcuni di questi sono:

- Hanno costi di produzione relativamente bassi, ma alti costi di riciclaggio.

- A causa del grande volume che può occupare le loro strutture, non sono materiali molto densi e, inoltre, meccanicamente molto resistenti.

- Sono chimicamente inerti o abbastanza resistenti all'attacco di acido (HF) e sostanze basiche (NaOH).

- Mancanza di fasce di guida; quindi, sono cattivi conduttori di elettricità.

tipo

I polimeri possono essere classificati in base ai loro monomeri, al loro meccanismo di polimerizzazione e alle loro proprietà.

Un omopolimero è costituito da unità monomeriche di un singolo tipo:

100A => AAAAAAA ...

Considerando che un copolimero è uno che è composto da due o più unità monomeriche diverse:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC ...

Le equazioni chimiche di cui sopra corrispondono a polimeri sintetizzati tramite addizione. In questi, la catena o rete polimerica sta crescendo in quanto sono collegati a questo più monomeri.

Al contrario, per i polimeri via condensazione, il legame monomerico è accompagnato dal rilascio di una piccola molecola che "condensa":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p ...

In molte polimerizzazioni p = H ₂ O, come con i polifenoli sintetizzati con formaldeide (HC ₂ = O).

Secondo le loro proprietà, i polimeri sintetici possono essere classificati come:

termoplastici

Sono polimeri lineari o poco ramificati, le cui interazioni intermolecolari possono essere superate dall'effetto della temperatura. Ciò comporta il suo ammorbidimento e modellatura e li rende più facili da riciclare.

termostabile

A differenza dei materiali termoplastici, i polimeri termoindurenti hanno molte ramificazioni nelle loro strutture polimeriche. Ciò consente loro di resistere alle alte temperature senza deformarsi o fondersi, a causa delle loro forti interazioni intermolecolari.

elastomeri

Sono quei polimeri in grado di sopportare una pressione esterna senza rompersi, deformarsi ma ritornare alla loro forma originale.

Questo perché le loro catene polimeriche sono collegate, ma le interazioni intermolecolari tra di loro sono abbastanza deboli da cedere alla pressione.

Quando ciò accade, il materiale distorto tende ad ordinare le sue catene in una disposizione cristallina, "rallentando" il movimento causato dalla pressione. Quindi, quando scompare, il polimero ritorna alla sua disposizione amorfa originale.

fibre

Sono polimeri di bassa elasticità ed estensibilità grazie alla simmetria delle loro catene polimeriche e alla grande affinità tra loro. Questa affinità consente loro di interagire con forza, formando una disposizione cristallina lineare resistente al lavoro meccanico.

Questo tipo di polimeri trova impiego nella produzione di tessuti come cotone, seta, lana, nylon, ecc.

Esempi

nylon

Il nylon è un perfetto esempio di polimero di tipo fibroso, che trova molti usi nell'industria tessile. La sua catena polimerica è costituita da una poliammide con la seguente struttura:

Questa catena corrisponde alla struttura in nylon 6, 6. Se contate gli atomi di carbonio (grigio) che iniziano e finiscono con quelli legati alla sfera rossa, ce ne sono sei.

Inoltre, ci sono sei carboni che separano le sfere blu. D'altra parte, le sfere blu e rosse corrispondono al gruppo ammide (C = ONH).

Questo gruppo è in grado di interagire tramite ponti di idrogeno con altre catene, che possono anche adottare una disposizione cristallina grazie alle loro regolarità e simmetrie.

In altre parole, il nylon ha tutte le proprietà necessarie per essere classificato come fibra.

policarbonato

È un polimero plastico (principalmente termoplastico) trasparente con cui sono realizzati finestre, lenti, soffitti, pareti, ecc. L'immagine in alto mostra una serra realizzata con policarbonati.

Com'è la sua struttura polimerica e da dove viene il nome di policarbonato? In questo caso non si riferisce strettamente all'anione di CO ₃ 2-, ma a questo gruppo che partecipa a legami covalenti all'interno di una catena molecolare:

Quindi, R può essere qualsiasi tipo di molecola (saturo, insaturo, aromatico, ecc.), Risultante in un'ampia famiglia di polimeri di policarbonato.

polistirolo

È uno dei polimeri più comuni della vita quotidiana. I bicchieri di plastica, i giocattoli, gli elementi del computer e della TV e la testa del manichino nell'immagine in alto (così come altri oggetti) sono fatti di polistirolo.

La sua struttura polimerica consiste nell'unione di n stireni, formando una catena con una elevata componente aromatica (gli anelli esagonali):

Il polistirene può essere utilizzato per sintetizzare altri copolimeri, come SBS (poli (stirene-butadiene-stirene)), che viene utilizzato in quelle applicazioni che richiedono una gomma resistente.

politetrafluoroetilene

Conosciuto anche come Teflon, è un polimero presente in molti utensili da cucina con azione anti-aderente (padelle nere). Questo permette di friggere il cibo senza la necessità di aggiungere burro o altro grasso.

La sua struttura consiste in una catena polimerica "rivestita" da atomi di F su entrambi i lati. Queste F interagiscono molto debolmente con altre particelle, come quelle unte, impedendo loro di aderire alla superficie della padella.