polimerizzazione è il nome del processo chimico che porta alla formazione di macromolecole (grandi molecole) chiamate polimeri, attraverso la combinazione di molecole più piccole, i monomeri.
la reazione di polimerizzazione è molto comune in natura, come possiamo vedere nei carboidrati (come l'amido) e nelle proteine (come la caseina nel latte). Si verifica anche sinteticamente, poiché la stragrande maggioranza dei polimeri utilizzati dagli esseri umani nella loro vita quotidiana è prodotta artificialmente.
Il primo polimero prodotto da polimerizzazione sintetico era bachelite, nel 1909, dal chimico belga Leo Hendrik Baekeland.
In generale, per un monomero da combinare con un altro (uguale o diverso) in una reazione di polimerizzazione, è necessaria l'esistenza di valenza libera (legame chimico da eseguire) in entrambi i monomeri.
Queste valenze derivano dalla rottura dei legami, attraverso l'uso di catalizzatori (come il nichel), condizioni esterne come luce e calore, o dal fenomeno della risonanza nella struttura (spostamento di elettroni).
Nella formazione del polipropilene (polimero PP), ad esempio, utilizzato negli utensili domestici e nei giocattoli, il pi link (π) in ogni molecola è suddiviso come segue:
Rottura del legame pi greco in propilene
Pertanto, ciascun monomero di propilene può legarsi con altri due monomeri di propilene e formare il polimero PP o polipropilene (il prefisso poli indica diverse unità monomeriche). Il modo più frequente di rappresentare un polimero ha il monomero tra parentesi e, all'esterno, la lettera n, che indica più monomeri, come si vede nel caso del polimero PP:
Rappresentazione del polimero PP
la reazione di polimerizzazione può essere fatto in diversi modi, come vedremo di seguito:
a) Reazione di polimerizzazione per addizione
In questo polimerizzazione, c'è sempre una rottura di un legame pi nel monomero, che fa apparire due valenze libere nella struttura, come nella formazione del polietilene, polimero ampiamente utilizzato negli imballaggi farmaceutici.
Formula strutturale del polimero di addizione di polietilene
In polimerizzazione del polietilene, come monomero vengono utilizzate molecole di etilene (etene), che hanno un legame pi greco tra i due atomi di carbonio. Quando questo legame viene rotto, compaiono due valenze libere, una su ciascun atomo di carbonio coinvolto nel legame pi greco. I monomeri si uniscono esattamente in ciascuna di queste valenze, cioè la valenza dell'una è legata alla valenza dell'altra, e così via.
Equazione della formazione del polietilene
b) Reazione di polimerizzazione per addizione 1.4
In questa polimerizzazione i monomeri presentano due doppi legami alternati (uno pi e uno sigma), che favoriscono il fenomeno di risonanza (alternare la posizione degli elettroni pi del legame pi), come nella formazione della gomma sintetica (polibutadiene)
Formula di struttura del polibutadiene
L'unità monomerica di questo polimero è il butadiene, che ha due doppi legami alternati. Con la risonanza, la struttura ha un doppio legame tra i carboni 2 e 3 e due valenze libere sui carboni 1 e 4. È proprio in queste valenze libere dei carboni 1 e 4 che i monomeri si combinano.
Risonanza del butadiene
c) Reazione di polimerizzazione a condensazione o eliminazione
È una reazione di polimerizzazione in cui, obbligatoriamente, due monomeri (uguali o diversi) perdono contemporaneamente atomi o gruppi, determinando in ciascuno di essi due valenze libere. In questo modo si ha sempre l'eliminazione dell'idrogeno da un monomero, che poi si unisce ad un alogeno (F, Cl, Br, I), OH, NH2, o al CN dell'altro monomero.
Quindi, nel polimerizzazione per eliminazione si ha sempre formazione di acqua, acido alogenato (HCl, HI, HF, HBr), ammoniaca (NH3) o acido cianidrico (HCN) oltre al polimero. Vedi, ad esempio, la rappresentazione della formazione del poliestere, materiale utilizzato come tessuto:
Equazione di formazione del poliestere
I monomeri che formano il poliestere sono l'acido p-benzendioico e l'etan-1,2-diolo. Possiamo osservare che in questo polimerizzazione avviene l'eliminazione delle molecole d'acqua, poiché i due monomeri hanno due ossidrili. In questo processo, l'acido perde i due ossidrili e il dialcool perde solo l'idrogeno dai suoi ossidrili:
Struttura in poliestere
I monomeri di poliestere sono uniti dall'ossigeno nell'alcol e dal carbonio nell'acido carbossilico.
Di Me. Diogo Lopes Dias
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm
