I polimeri sono ovunque. Guardati intorno. La tua bottiglia d’acqua di plastica. Le punte in gomma siliconica sugli auricolari del telefono. Il nylon e poliestere nella giacca o scarpe da ginnastica. La gomma nelle gomme dell’auto di famiglia. Ora guardati allo specchio. Molte proteine nel tuo corpo sono anche polimeri. Considera la cheratina (KAIR-uh-tin), la roba da cui sono fatti i tuoi capelli e le tue unghie. Anche il DNA nelle cellule è un polimero.
Per definizione, i polimeri sono grandi molecole realizzate legando (collegando chimicamente) una serie di elementi costitutivi., La parola polimero deriva dalle parole greche per ” molte parti.”Ognuna di queste parti è scienziati chiamano un monomero (che in greco significa “una parte”). Pensa a un polimero come a una catena, con ciascuno dei suoi collegamenti un monomero. Questi monomeri possono essere semplici-solo un atomo o due o tre – o potrebbero essere complicate strutture a forma di anello contenenti una dozzina o più atomi.
In un polimero artificiale, ciascuno dei collegamenti della catena sarà spesso identico ai suoi vicini. Ma nelle proteine, nel DNA e in altri polimeri naturali, i collegamenti della catena spesso differiscono dai loro vicini.,
In alcuni casi, i polimeri formano reti di ramificazione piuttosto che catene singole. Indipendentemente dalla loro forma, le molecole sono molto grandi. Sono così grandi, infatti, che gli scienziati li classificano come macromolecole. Le catene polimeriche possono includere centinaia di migliaia di atomi, persino milioni. Più lunga è una catena polimerica, più pesante sarà., E, in generale, i polimeri più lunghi daranno ai materiali da essi ricavati una temperatura di fusione e ebollizione più elevata. Inoltre, più lunga è una catena polimerica, maggiore è la sua viscosità (o resistenza al flusso come liquido). Il motivo: Hanno una superficie maggiore, che li fa venire voglia di attaccare alle molecole vicine.
Lana, cotone e seta sono materiali naturali a base polimerica che sono stati utilizzati fin dall’antichità. La cellulosa, il componente principale del legno e della carta, è anche un polimero naturale. Altri includono le molecole di amido prodotte dalle piante.,
Gli esseri viventi costruiscono proteine — un particolare tipo di polimero — da monomeri chiamati amminoacidi. Sebbene gli scienziati abbiano scoperto circa 500 diversi aminoacidi, animali e piante ne usano solo 20 per costruire le loro proteine. In laboratorio, i chimici hanno molte opzioni mentre progettano e costruiscono polimeri. I chimici possono costruire polimeri artificiali da ingredienti naturali. Oppure possono usare aminoacidi per costruire proteine artificiali a differenza di qualsiasi fatto da Madre Natura. Più spesso, i chimici creano polimeri da composti realizzati in laboratorio.,
L’anatomia di un polimero
Le strutture polimeriche possono avere due componenti diversi. Tutto inizia con una catena di base di legami chimicamente legati. Questo è talvolta chiamato la sua spina dorsale. Alcuni possono anche avere parti secondarie che pendono da alcuni (o tutti) dei collegamenti della catena. Uno di questi allegati può essere semplice come un singolo atomo. Altri possono essere più complessi e indicati come gruppi pendenti. Questo perché questi gruppi pendono dalla catena principale del polimero proprio come i singoli ciondoli pendono dalla catena di un braccialetto di fascino., Poiché sono esposti all’ambiente circostante più degli atomi che compongono la catena stessa, questi” incantesimi ” spesso determinano come un polimero interagisce con se stesso e con altre cose nell’ambiente.
A volte i gruppi pendenti, invece di essere sciolti da una catena polimerica, collegano effettivamente due catene insieme. (Pensate a questo come guardando come un gradino che si estende tra le gambe di una scala.) I chimici si riferiscono a questi legami come collegamenti incrociati. Tendono a rafforzare un materiale (come una plastica) fatto da questo polimero. Inoltre rendono il polimero più duro e più difficile da fondere., Più lunghi sono i collegamenti incrociati, tuttavia, più diventa flessibile un materiale.
Un legame chimico è ciò che tiene insieme gli atomi in una molecola e alcuni cristalli. In teoria, qualsiasi atomo che può formare due legami chimici può fare una catena; è come aver bisogno di due mani per collegarsi con altre persone per fare un cerchio. (L’idrogeno non funzionerebbe perché può formare un solo legame.)
Ma gli atomi che in genere formano solo due legami chimici, come l’ossigeno, spesso non formano lunghe catene polimeriche. Perché? Una volta che l’ossigeno forma due legami, èdiventa stabile. Ciò significa che le sue due “mani tese” sono già state prese., Nessuno è lasciato per tenere un gruppo pendente. Poiché molti atomi che fanno parte della spina dorsale di un polimero hanno generalmente almeno un gruppo pendente, gli elementi che compaiono tipicamente nella catena polimerica sono quelli che diventano stabili con quattro legami, come carbonio e silicio.
Alcuni polimeri sono flessibili. Altri sono molto rigidi. Basti pensare ai molti tipi di plastica: il materiale in una bottiglia di soda flessibile è molto diverso da quello in un tubo rigido in cloruro di polivinile (PVC). A volte gli scienziati dei materiali aggiungono altre cose ai loro polimeri per renderli flessibili. Noti come plastificanti (PLAA-stih-sy-zurs), occupano spazio tra le singole catene polimeriche. Pensate a loro come agire come un lubrificante su scala molecolare. Lasciano che le singole catene scivolino l’una sull’altra più facilmente.,
Poiché molti polimeri invecchiano, potrebbero perdere plastificanti nell’ambiente. Oppure, i polimeri di invecchiamento possono reagire con altre sostanze chimiche nell’ambiente. Tali cambiamenti aiutano a spiegare perché alcune materie plastiche iniziano flessibili ma in seguito diventano rigide o fragili.
I polimeri non hanno una lunghezza definita. Di solito non formano cristalli. Infine, di solito non hanno un punto di fusione definito, al quale passano immediatamente da un solido in una pozza di liquido. Invece, la plastica e altri materiali a base di polimeri tendono ad ammorbidirsi gradualmente mentre si riscaldano.