8.2
Reazione a catena dei radicali liberi e polimerizzazione degli alcheni
La conversione degli alcheni in composti ad alto peso molecolare, chiamati "polimeri", è una reazione commercialmente significativa. Il più piccolo frammento strutturale ricorrente del polimero è definito unità di ripetizione, e il pedice n denota il numero di tali pezzi lungo la catena.
Ad esempio, il propilene, in presenza di un iniziatore radicalico e di calore o luce, produce polipropilene attraverso un meccanismo di radicali liberi.
La fase di iniziazione comporta la scissione di un legame ossigeno-ossigeno in un iniziatore come il perossido di benzoile. Il radicale benzoilossi si decompone ulteriormente in un radicale fenilico e anidride carbonica. Un iniziatore di radicali azoici, come l'azoisobutirronitrile, produce radicali isobutirronitrile e azoto molecolare attraverso una decomposizione guidata dall'entropia.
Il radicale iniziatore si aggiunge al doppio legame di un alchene, come il propilene, per formare un nuovo radicale nel secondo passaggio.
Una volta avviata, la catena si propaga attraverso l'aggiunta continua di unità di alcheni monomerici ai siti attivi sulla catena polimerica, e quindi il processo è chiamato polimerizzazione a catena.
L'aggiunta regiospecifica di monomeri per produrre radicali altamente sostituiti forma polimeri con legami testa-coda.
La terminazione si verifica quando i due radicali della catena in crescita si combinano testa a testa. Il processo di terminazione alternata è l'astrazione dell'atomo di idrogeno alfa dal radicale attivo da parte di un altro radicale a catena, che porta alle catene di prodotti non radicaliche.
Il meccanismo di polimerizzazione dell'etilene è caratterizzato dalla formazione di diversi rami butilici sulla catena polimerica.
L'astrazione dell'1,5-idrogeno attraverso uno stato di transizione che adotta una conformazione a sedia cicloesano genera ramificazioni e il sito radicalico attivo viene trasferito da una catena all'altra.
La propagazione attraverso il nuovo radicale produce un polimero ramificato. A causa della massiccia ramificazione, le molecole del polimero sono meno compattate, generando polietilene a bassa densità.
I polimeri ottenuti dalla polimerizzazione radicalica libera degli alcheni possono essere trovati in vari articoli, come materiali da imballaggio in polietilene trasparente a bassa densità, fibre di moquette e pneumatici per auto prodotti in polipropilene, palloni da basket preparati con poliisobutilene e altri.
La conversione degli alcheni in macromolecole chiamate polimeri è una reazione di elevata importanza commerciale. La struttura del polimero è definita…
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