Name: polymer structures and uses
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Un polimero è una catena di piccole molecole, dette monomeri, che sono tenute insieme da legami covalenti. Gli organismi possono sintetizzare polimeri biologici, oppure gli scienziati possono sintetizzare polimeri in laboratorio. I polimeri naturali includono il DNA, il materiale genetico che si trova in tutti gli organismi viventi, e proteine, polisaccaridi e lipidi, i mattoni della vita.

Le materie plastiche sono alcuni dei polimeri sintetici più comuni e includono nylon, polietilene e teflon. Il processo dei monomeri che si collegano fra loro per formare una molecola più grande è detto polimerizzazione. I monomeri polimerizzano mediante due distinti meccanismi di reazione, condensazione e addizione.

La polimerizzazione per condensazione si verifica quando due monomeri con un atomo di idrogeno reattivo e un gruppo idrossile, rispettivamente, si legano fra loro, con il rilascio di acqua come sottoprodotto. La maggior parte dei polimeri naturali si forma attraverso reazioni di condensazione. In più, nella polimerizzazione, i monomeri con doppi legami carbonio-carbonio sono aggiunti fra loro per formare un polimero senza la generazione di alcun sottoprodotto, attraverso il rilascio di atomi.

I polimeri costituiti dallo stesso tipo di monomeri sono detti omopolimeri e quelli costituiti da diversi tipi di monomeri sono detti eteropolimeri. La cellulosa, il polimero naturale più abbondante, è un omopolimero del glucosio, laddove l'agarosio, un polimero di origine marina, è un eteropolimero del galattosio e del 3, 6-anidro-L-galattopiranosio. I polimeri hanno varie strutture a seconda del loro tipo di monomeri.

I polimeri lineari sono lunghe catene di monomeri. Per esempio, la cellulosa è un polimero lineare tenuto insieme da legami beta 1, 4-glicosidici. I polimeri ramificati hanno catene che si separano dalla catena principale, come l'amilopectina, un componente dell'amido che si ramifica dopo 24-30 monomeri attraverso legami alfa 1, 6-glicosidici.

I polimeri reticolati hanno due o più catene tenute insieme in diversi punti a forma di scala, come un polimero a scala di silicio costruito sinteticamente, o formano una complessa rete di catene interconnesse come il gel formato dalla pectine nelle gelatine e nelle marmellate.

polimeri

Polymers

La parola polimero deriva dalle parole greche “poly” che significa “molti” e “mer” che significa “parti”. I polimeri sono lunghe catene di molecole composte da unità ripetitive di molecole più piccole, note come monomeri. Sono presenti in natura, come il DNA e le proteine, oppure possono essere costruiti sinteticamente, come la plastica. Hanno varie caratteristiche strutturali, come catene lineari, catene ramificate o reti complesse, che contribuiscono alle proprietà che esibiscono. Inoltre, i gruppi funzionali che possono essere presenti su un polimero ne definiscono ulteriormente le proprietà. Le singole unità di un polimero sono tenute insieme da legami covalenti stabili che si verificano attraverso la polimerizzazione per addizione o condensazione.

Polimerizzazione per addizione

Un'ulteriore polimerizzazione si verifica quando i monomeri che partecipano alla reazione hanno doppi legami. Questa reazione richiede la presenza di una molecola esterna che ha un elettrone di valenza spaiato per avviare la reazione. Questo elettrone spaiato è altamente reattivo e forma un legame con uno dei doppi legami in un monomero, che porta il monomero ad avere un elettrone di valenza spaiato. Questo elettrone di valenza spaiato si associa quindi ad un altro monomero con doppi legami portando ad una reazione a catena in cui la molecola continua ad aggiungere ad essa altri monomeri con doppi legami. Ciò si traduce nella formazione di una catena di monomeri, dove quello aggiunto più recentemente ha un elettrone di valenza spaiato. Questa reazione di addizione continua finché due catene con elettroni spaiati reagiscono tra loro per formare un legame. Ciò elimina eventuali elettroni di valenza spaiati, con conseguente interruzione della reazione.

Polimerizzazione per condensazione

La polimerizzazione per condensazione, nota anche come polimerizzazione a crescita graduale, richiede un catalizzatore, come un acido o un enzima, e i monomeri devono avere almeno due gruppi funzionali reattivi, come ammine o acidi carbossilici. I gruppi funzionali sui monomeri reagiscono tra loro per formare legami come legami estere o ammidici e sono accompagnati dalla perdita di una piccola molecola, come l'acqua. La polimerizzazione per condensazione è una reazione più lenta rispetto alla polimerizzazione per addizione e, in molti casi, richiede la presenza di calore.

Questo testo è adattato da <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons">Openstax, Chemistry 2e, Chapter 20.1: Hydrocarbons</a>.

Polimeri

La parola polimero deriva dalle parole greche "poly" che significa "molti" e "mer" che significa "parti". ...

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TERMINI E CONCETTI CHIAVE

polymer structures and uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials.

Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made.

The structure of a polymer affects how it behaves. Some polymers are flexible, while others are more rigid. Some are used in packaging, clothing, and medical materials. Understanding polymer structure helps explain why these materials can have such different uses.

Polymer Structures and Uses

the periodic table and organismal elements

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polymers

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what are lipids?

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intermolecular forces

Forces Between Molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

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pH Scale and Acid-Base Balance

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hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers, how addition and condensation polymerization work, and why polymer structure affects everyday materials.

Polymer Structures and Uses | JoVE K12

molecular biology

Le video animazioni di JoVE Core Molecular Biology, organizzate in video lezioni, illustrano i processi molecolari cellulari in maniera chiara e concisa. Inoltre, nei video di "scienziati in azione", i concetti scientifici vengono applicati e dimostrati da ricercatori attraverso esperimenti in laboratorio.

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