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Come viene sintetizzato un materiale elastico?
La capacità di sintetizzare un materiale elastico è ciò che rende veramente interessanti i polimeri e può essere elaborato in base al modo in cui agiscono i tipi di molecole di cui sono composti.
I materiali elastici sono quei materiali con la capacità di recuperare la loro forma fisica dopo essere stati deformati. Questi tipi di materiali sono anche noti come polimeri.
Pertanto, per sapere come sintetizzare un materiale elastico, è necessario conoscere le capacità dei polimeri e le loro caratteristiche. Creare un materiale che può essere allungato significa quindi eseguire un processo di polimerizzazione.
Polimeri: caratteristiche e capacità di sintesi
A rigor di termini, a polimero o materiale elastico è un composto chimico in cui le molecole sono unite tra loro, in lunghe catene di molecole ripetitive. Questi polimeri hanno proprietà uniche e possono essere adattati a seconda del loro scopo.
Il termine polimero è comunemente usato oggi nell'industria delle materie plastiche ed è spesso usato per implicare il significato di "plastica" o "resina". In realtà, il termine polimero significa molto di più.
I polimeri sono costituiti da molte molecole legate insieme per formare catene veramente lunghe (e talvolta anche strutture più complicate).
Le proprietà di qualsiasi cosa fatta di polimeri riflettono davvero ciò che sta accadendo a livello molecolare.
Pertanto, le cose che sono fatte di polimeri sono viste, percepite e agite in termini di connessione tra i loro atomi e le loro molecole, e sono utilizzate nella loro sintesi (Polymer Science Learning Center, S.F.).
Le gomme sono un tipo di polimero noto come elastomeri le cui proprietà sono elasticità e deformabilità.
I polimeri elastici, come la gomma naturale e sintetica, hanno proprietà interessanti.
La gomma naturale può allungare almeno il doppio della sua lunghezza originale e tornare rapidamente alla lunghezza originale quando viene rilasciata.
Le proprietà elastiche dei polimeri possono essere spiegate in termini di dimensioni e flessibilità delle molecole polimeriche.
Le catene polimeriche sono molto lunghe e, come pezzi di filo o filo, diventano facilmente invisibili. Quando viene applicata una forza, le molecole di gomma "si estendono" alla loro lunghezza totale.
La gomma è tesa, ma non si rompe, perché la reticolazione tra le catene polimeriche mantiene le molecole insieme. Quando la forza viene rimossa, le molecole di gomma ritornano al loro più piccolo "groviglio intrecciato" di energia inferiore.
polimerizzazione
Come menzionato sopra, un polimero è una molecola lunga, il prodotto della ripetizione di una molecola chiamata monomero.
La polimerizzazione è il metodo per creare un polimero sintetico combinando molte molecole monomeriche a catena piccola unite tra loro da legami covalenti (Reusch, 2015).
Le reazioni di polimerizzazione possono essere classificate in due o tre tipi di base. Wallace Hume Carothers, una figura grande e tragica nella storia della scienza dei polimeri, ha suggerito che la maggior parte dei polimeri potrebbe essere classificata in due grandi categorie: condensazione o aggiunta.
Per ragioni che diventeranno evidenti, i termini crescita graduale e polimerizzazione a catena forniscono una descrizione più accurata e completa (Polymer Synthesis, S.F.).
La principale differenza tra i due tipi di polimerizzazione è che nella polimerizzazione a catena, le molecole monomeriche vengono aggiunte alla catena una per una.
Nel caso della polimerizzazione a crescita progressiva, le molecole monomeriche possono essere direttamente legate insieme (Kelley, S.F.).
Se si osservasse da vicino una catena polimerica, si vedrebbe che la struttura visiva e le proprietà fisiche della catena molecolare imiterebbero le effettive proprietà fisiche del polimero.
Ad esempio, se la catena polimerica è composta da legami strettamente intrecciati tra i monomeri, e questi sono difficili da rompere, è probabile che questo polimero sia resistente e resistente.
Oppure, se una catena polimerica a livello molecolare mostra caratteristiche elastiche, è probabile che questo polimero abbia anche proprietà flessibili (Johnson, 2017).
Sintesi di gomme o materiali elastici sintetici / polimeri sintetici
1- Preparazione della gomma su piccola scala
La gomma sintetica è un elastomero con la capacità di deformarsi e funge da sostituto della gomma naturale.
La gomma Thiokol prende il nome dall'omonima azienda che ha inventato la procedura, che è una polimerizzazione a catena abbastanza semplice.
Questa preparazione della gomma Thiokol è un processo in due fasi. Il primo passo è la preparazione del polisolfuro di sodio mediante la reazione dello zolfo, S8, con una base forte, idrossido di sodio, NaOH.
S8 + 2 NaOH → Na2S8
In condizioni ambientali, lo zolfo è normalmente sotto forma di anelli e catene S8. La reazione con sodio produce una miscela di Na2S8 per la maggior parte con altre lunghezze di catene di zolfo presenti. Quella miscela si chiama sodio polisolfuro (Katz, 2010).
Il secondo stadio di questa preparazione è la reazione del polisolfuro di sodio con dicloruro di etilene.
Cl-CH2-CH2-Cl + Na2Sx → [-CH2-CH2-S8-]n + 2n NaCl
2- palline di gomma in lattice
Il lattice è un polimero naturale presente in alcuni alberi originariamente coltivati in Brasile. Lo scopo del lattice in natura è proteggere l'albero dai danni. Se la corteccia è danneggiata, il lattice si trasuderà e fungerà da "benda" per l'albero.
I nativi americani scoprirono le proprietà utili della gomma di lattice più di 3000 anni fa e fabbricarono prodotti semplici da materiali in gomma (Flinn Scientific, Inc, 2016).
Una polimerizzazione a condensazione può essere eseguita molto facilmente per produrre una palla di lattice, sono necessari solo i seguenti materiali:
Lattice liquido, 15 ml. (disponibile presso negozi di artigianato o negozi di articoli per l'arte)
Bicchiere di carta
Aceto, 15 ml.
Asciugamani di carta
Acqua di rubinetto, 15 ml.
Bastone di legno o di plastica.
Becher, 1-L o secchio, 1/2 pieno di acqua del rubinetto
Colorante alimentare (facoltativo).
La procedura è abbastanza semplice:
- Utilizzare un cilindro graduato da 50 ml per misurare 15 ml di lattice. Versare in un bicchiere di carta. Attacca il dito sul lattice per sentire la sua consistenza. Lavati immediatamente le mani.
- Utilizzare un cilindro graduato da 50 ml pulito per misurare 15 ml di acqua (l'acqua del rubinetto va bene). Versare nel bicchiere di carta che contiene il lattice. Mescolare il composto con un bastoncino di legno. Aggiungi un paio di gocce di colorante alimentare, se lo desideri.
- Utilizzare un cilindro graduato da 50 ml pulito per misurare 15 ml di aceto. Aggiungere al bicchiere di carta contenente la miscela acqua / lattice durante l'agitazione.
- Rimuovere il bastoncino dal bicchiere di carta con il fascio di polimero attaccato e metterlo nel bicchiere grande ½ pieno d'acqua.
- Sotto l'acqua, tirare delicatamente il rigonfiamento di gomma dal bastone. Tenendo la gomma sott'acqua, spremere il fascio in una palla e poi spremere diverse volte per rimuovere i prodotti chimici inutilizzati.
- Rimuovere la palla dall'acqua e strizzarla su carta assorbente. Posizionalo a terra e osserva le sue proprietà (Fai una palla di gomma da Liquid Latex, S.F.).
riferimenti
- Polymer Science Learning Center. (S.F.). Cos'è un polimero? Estratto da pslc.ws.
- Flinn Scientific, Inc. (2016). Palline di gomma di lattice divertenti con polimeri. Recuperato da flinnsci.com.
- Johnson, T. (2017, 26 marzo). Cos'è un polimero. Estratto da thoughtco.com.
- Katz, D. A. (2010). Preparazione di gomma sintetica. Estratto da chymist.com.
- Kelley, F. N. (S.F.). Come sono fatti i polimeri? Recupero da scientificamerican.com.
- Fai una palla di gomma dal lattice liquido. (S.F.). Estratto da admin.mtu.edu.
- Sintesi del polimero. (S.F.). Estratto da people.clarkson.edu.
- Reusch, W. (2015, 16 gennaio). Sintesi di polimeri di addizione. Recupero dechem.libretexts.org.