Tra i nuovi argomenti di chimica del test di medicina, TOLC-MED 2023, e del test di veterinaria, TOLC-VET, c’è la polimerizzazione della plastica.
Leggi la teoria con spiegati i concetti fondamentali da conoscere e guarda la videolezione sulla polimerizzazione con immagini ed esempi di molecole di materie plastiche del nostro tutor.
Che cos’è la plastica
Ci sono almeno due definizioni di plastica, una chimica e una commerciale:
- in chimica, la plastica è un polimero organico sintetico.
- la definizione più commerciale fornita dalla IUPAC, l’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata, è: “le materie plastiche sono materiali polimerici che possono contenere sostanze finalizzate a migliorarne le proprietà o ridurre i costi”.
Concentriamoci sulla prima definizione, quella chimica. La plastica è un polimero. Ma, cosa sono i polimeri? I polimeri sono macromolecole, ossia molecole di grandi dimensioni ed elevato peso molecolare, lunghe e ramificate formate da catene di monomeri.
Cosa sono i monomeri? Al contrario dei polimeri, i monomeri sono molecole a basso peso molecolare. La polimerizzazione è la reazione che coinvolge i monomeri e li unisce a formare i polimeri.
La plastica è un composto organico perché le sue molecole sono formate da atomi di carbonio legati tramite legami covalenti ad altri atomi, in prevalenza di azoto, idrogeno e ossigeno.
Le materie plastiche sono sintetiche, non naturali, ossia non presenti in natura ma sintetizzate dall’uomo a partire da varie fonti, la più comune è il petrolio, i suoi derivati, il gas, etc.
Approfondisci: vai all’articolo sui legami covalenti, con video ed esempi.
Materie plastiche: tipi
Esistono migliaia di tipi di plastica. Quindi, non c’è una sola formula chimica della plastica. Ad esempio, la formula chimica del polietilene, una delle plastiche più conosciute, spesso chiamato semplicemente PE, è (C2H4)n.
Ogni tipo di plastica ha le sue caratteristiche specifiche, in funzione del prodotto da realizzare. Principalmente, le materie plastiche sono divise in:
- termoplastiche, le più diffuse. Le termoplastiche si ottengono tramite il riscaldamento di microparti (senza la creazione di legami chimici), come piccole palline o fogli sottili, modellate nella forma voluta. Le termoplastiche possono essere fuse, riciclate e riutilizzate;
- termoindurenti. Si ottengono tramite processi di polimerizzazione indotti da radiazioni, calore, luce, che creano legami chimici irreversibili. Pertanto, a differenza delle termoplastiche, le plastiche termoindurenti non possono essere né fuse né riciclate, ma solo decomposte.
Approfondisci: vai all’articolo sulle bioplastiche.
Come viene prodotta la plastica
Il processo di produzione della plastica è detto polimerizzazione. Quali sono i due tipi di polimerizzazione?
- Policondensazione;
- Poliaddizione.
Durante la policondensazione, i polimeri vengono condensati tramite catalizzatori e si verifica la produzione di alcune sostanze di scarto, dette condensato, come acqua, metano, ammoniaca. Un esempio di molecola formata tramite policondensazione è il nylon-6,6.
Invece, durante la poliaddizione i polimeri rimangono intatti e vengono sommati senza produrre alcun residuo. Esempi di materie plastiche ottenute tramite poliaddizione sono il propilene e l’etilene.
Inoltre, in base al meccanismo di polimerizzazione, si distingue tra processi radicalici, cationici, anionici.
Se invece classifichiamo la polimerizzazione a seconda del tipo di reazione, distinguiamo tra:
- polimerizzazione a catena,
- polimerizzazione a stadi.
La scelta dello schema di produzione della plastica da adottare dipende da più aspetti, quali: costi da sostenere, tempi di produzione, quantità da produrre, forma e resistenza del prodotto da realizzare.
Polimerizzazione
Che cos’è il processo di polimerizzazione? La polimerizzazione è una reazione chimica.
Qual è il significato di polimerizzazione? Il risultato del processo di polimerizzazione è una catena polimerica formata da numerose parti uguali, in sequenza, che originano da molecole più piccole, i monomeri, che si saldano tra di loro.
La polimerizzazione dei monomeri in una catena di polimeri avviene in seguito al verificarsi di più condizioni insieme: reazioni enzimatiche di catalizzazione e somministrazione di calore e pressione.
La policondensazione origina da una o più molecole diverse che generano molecole lineari di grandi dimensioni. Si ottengono così termoplastiche, come vernici, adesivi, fibre.
Se il numero di gruppi funzionanti per molecole è maggiore di due, il risultato del processo di policondensazione sono dei polimeri reticolari, non lineari, come le resine.
Invece, il prodotto della poliaddizione è dato da lunghe catene di polimeri lineari o ramificate, senza eliminazione di scarti.
Cos’è il peso molecolare? Durante la polimerizzazione si ottengono più macromolecole di peso molecolare diverso. Pertanto, se si vuole stabilire il peso molecolare di un polimero bisogna utilizzare il grado di polimerizzazione medio.
Il grado di polimerizzazione medio si ottiene dividendo il totale dei monomeri polimerizzati per il numero di macromolecole formate e moltiplicando il risultato per il peso molecolare del monomero.
Il peso molecolare medio dei polimeri di addizione può essere molto elevato e nettamente superiore al peso molecolare medio dei polimeri di condensazione.
Per capire al meglio questo nuovo argomento di chimica per i test di ammissione, vai al video sulla polimerizzazione della plastica in chimica del nostro tutor.
Video e immagini nel testo di Orlando Cialli, docente e tutor WAU
Immagine in evidenza di Willfried Wende da Pixabay
