CHIMICA DEI MACROPOLIMERI
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CHIMICA DEI MACROPOLIMERI 6 marzo 2013 Introduzione Struttura dei polimeri PowerPoint PPT Presentation


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CHIMICA DEI MACROPOLIMERI 6 marzo 2013 Introduzione Struttura dei polimeri Polimerizzazione radicalica dell’etilene Polimerizzazione radicalica del propilene Massa molare media Termodinamica della polimerizzazione Comportamento al calore. Introduzione.

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CHIMICA DEI MACROPOLIMERI 6 marzo 2013 Introduzione Struttura dei polimeri

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Presentation Transcript


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

CHIMICA DEI MACROPOLIMERI

6 marzo 2013

Introduzione

Struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

Polimerizzazione radicalica del propilene

Massa molare media

Termodinamica della polimerizzazione

Comportamento al calore


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Introduzione

Macromolecole naturali: DNA, RNA, proteine

Massa molare: IgG 150.000 g/mol, IgM 935.000 g/mol

Monomero

Polimero

Omopolimero

Copolimero

2


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Struttura dei polimeri

3


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Introduzione

Polimeri naturali

Polimeri semi-sintetici

Polimeri sintetici

4


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimeri naturali: cellulosa

tri-nitrocellulosa: esplosivo!

di-nitrocellulosa + canfora: “celluloide” (1869!)

acetato di cellulosa: pellicola cinematografica

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimeri naturali: cellulosa “rigenerata”

fili: “rayon”

fogli: “cellophane”

6


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimeri inorganici

Inorganico: sostituzione del carbonio con il silicio!

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Plastomeri

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Fibre tessili

9


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Elastomeri

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Formazione del legame semplice tra due atomi di carbonio

  • avvicinamento dei

  • due orbitali ibridi sp3

sp3

sp3

2. sovrapposizione dei

due orbitali ibridi sp3

sp3

sp3

3. formazione del

legame semplice s

legame s


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Legame semplice tra due atomi di carbonio

legame s

Attorno al legame semplice c’è libera rotazione!


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Formazione del legame doppio tra due atomi di carbonio

1

avvicinamento dei due

atomi di carbonio

con orbitali ibridi sp2

e orbitali atomici 2pz

2pz

2pz

sp2

sp2

2pz

2pz

2pz

2pz

2

sovrapposizione assiale dei

due orbitali ibridi sp2

e laterale dei due orbitali atomici 2pz

sp2

2pz

2pz


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Formazione del legame doppio tra due atomi di carbonio

3

formazione del doppio legame:

legame σ (assiale)

e legame p (laterale)

legame p

p

s

p

legame s


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Legame doppio tra due atomi di carbonio

NO!

Attorno al legame doppio NON c’è libera rotazione!

La rotazione determina la rottura del legame p!


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Il doppio legame

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

formazione dei radicali

17


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

attivazione del monomero

18


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

propagazione

19


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

terminazione

20


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

terminazione

21


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

terminazione

22


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

terminazione

23


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica dell’etilene

trasferimento di catena

24


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Stabilità dei radicali

25


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Stabilità dei radicali

26


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Stabilità dei radicali

27


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Polimerizzazione radicalica del propilene

28


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Massa molare media

massa molare media numerica MMn

∑i (ni x MMi)

MMn = -------------------

∑i ni

massa molare media ponderale MMp

∑i (Mi x MMi) ∑i (ni x MMi2)

MMp = -------------------- = --------------------

∑i Mi ∑i (ni x MMi)

29


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

MMn

MMp

Massa molare media

30


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Massa molare media

∑i (ni x MMi) 50.000

MMn = ------------------- = ----------- = 2.500 g/mol

∑i ni 20

∑i (Mi x MMi) ∑i (ni x MMi2) 150.000.000

MMp = ------------------- = -------------------- = ----------------- = 3.000 g/mol

∑i Mi ∑i (ni x MMi) 50.000

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Massa molare media

∑i (ni x MMi) 1.800

MMn = ------------------- = --------- = 18 g/mol

∑i ni 100

∑i (Mi x MMi) ∑i (ni x MMi2) 32.400

MMp = ------------------- = -------------------- = ----------- = 18 g/mol

∑i Mi ∑i (ni x MMi) 1.800

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

G

*

*

*

*

*

reagenti

*

*

*

*

*

*

*

E attivazione

*

*

G

*

prodotti

*

*

*

*

*

*

Termodinamica della polimerizzazione

ΔG = G prodotti - G reagenti

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Termodinamica della polimerizzazione

ΔG = G prodotti - G reagenti

ΔG = (G polimero) - (G monomero) < 0

ΔG = ΔH - T x ΔS

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Termodinamica della polimerizzazione

C(s) + O2(g)CO2 (g)

ΔH = - 394 kJ / mol ΔS = + 3 J / K mol

ΔG = (- 394.000) - (298 x 3) = - 395.000 J / mol = - 395 kJ / mol

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

Comportamento al calore

Polimeri termoplastici:

diventano morbidi e malleabili al riscaldamento

ritornano rigidi in seguito al raffreddamento

Polimeri termoindurenti:

in seguito al riscaldamento diventano ancora più rigidi

non ritornano allo stato di partenza in seguito al raffreddamento!

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

°C

ebollizione

*

*

vapore

*

100

*

*

*

*

*

*

*

*

fusione

*

acqua liquida

*

*

*

0

*

*

*

*

*

ghiaccio

*

calore fornito

Comportamento al calore

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

zone

amorfe

zone

cristalline

Comportamento al calore

polimero parzialmente cristallino

38


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

°C

*

fusione

cristallina

*

*

polimero liquido

*

*

*

Tm

*

*

*

*

*

polimerosolido

*

calore fornito

Comportamento al calore

polimero cristallino

39


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

°C

fusione

vetrosa

*

*

*

polimero liquido

*

*

*

*

*

*

Tg

*

*

polimero solido

*

calore fornito

Comportamento al calore

polimero amorfo

40


Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

fusione

cristallina

*

°C

*

polimero liquido

*

*

Tm

*

*

*

fusione

vetrosa

*

*

*

polimero semi-liquido

*

*

*

*

*

*

Tg

*

*

*

polimero solido

*

calore fornito

Comportamento al calore

polimero parzialmente cristallino

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Chimica dei macropolimeri 6 marzo 2013 introduzione struttura dei polimeri

FINE !

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