POLIMERI INORGANICI

Nella maggior parte di queste pagine abbiamo parlato di polimeri le cui catene principali sono costituite principalmente, se non interamente da atomi di carbonio. Sono i polimeri organici. Lasciamo perdere le abitudini e parliamo di alcuni polimeri che non hanno alcun atomo di carbonio nella catena dorsale. Sono detti, come avrete potuto immaginare, polimeri inorganici. Ecco un elenco di polimeri inorganici dovete potrete navigare.

Avete già visto i polimeri inorganici, se non su questa pagina, almeno nella vita di tutti i giorni avrete già visto un silicone da qualche parte. Sono così:

In effetti dovrebbero essere chiamati polisilossani. Il legame tra il silicio e l'ossigeno è molto forte, ma molto flessibile. Per questo motivo i siliconi possono sopportare le alte temperature senza decomporsi, ma hanno una temperatura di transizione vetrosa molto bassa. Avete probabilmente visto da qualche parte una gomma siliconica o il calatafaggio in silicone.

Polisilani

Diamo un'occhiata all'elemento silicio per un momento. Potete vedere che è proprio sotto al carbonio nelle tavole periodiche. Come potete ricordare, gli elementi della stessa colonna o gruppo sulla tavola periodica hanno spesso proprietà simili. Quindi, se un atomo di carbonio può formare lunghe catene polimeriche, anche il silicio dovrebbe essere in grado di farlo.

Giusto?

Giusto. Ci è voluto molto perché succedesse ma gli atomi di silicio sono stati costituiti in lunghe catene polimeriche. Erano gli anni venti e trenta quando i chimici iniziarono a capire che i polimeri organici erano costituiti da lunghe catene di carbonio ma fino alla fine degli anni settanta non sono stati fatti studi approfonditi sui polisilani.

Nel 1949, più o meno nello stesso periodo in cui il romanziere Kurt Vonnegut lavorava per l'ufficio pubbliche relazioni della General Electric, C.A. Burkhard stava lavorando al reparto ricerca e sviluppo della G.E. Inventò un polisilano chiamato polidimetilsilano , che non si rivelò molto utile. Si presentava così:

Formava cristalli così resistenti che niente riusciva a dissolverli. Burkhard cercò di riscaldarli, ma non si fondevano sotto ai 250°C, temperatura alla quale si decomponevano, senza fondersi; ciò rendeva il polidimetilsilano quasi del tutto inutile. Lo realizzò facendo reagire sodio metallico con il diclorodimetilsilano come questo:

E'importante poiché negli anni settanta alcuni scienziati iniziavano a capire che potevano formare piccoli anelli di atomi di silicio. Quindi senza volerlo, fecero qualcosa di simile a ciò che aveva fatto Burkhard. Fecero reagire il metallo di sodio con il diclorodimetilsilano ma aggiunsero anche una parte di diclorometilfenilsilano alla miscela. Indovinate un po’ cosa è successo? Vi darò un indizio: non si formarono gli anelli desiderati. Il risultato fu un copolimero come questo:

Vedete quei gruppi fenilici si intromettono quando il polimero cerca di cristallizzarsi, per cui non è cristallino come il polidimetilsilano. Significa che è solubile e può essere processato, e può essere studiato.

Quali sono i vantaggi? I polisilani sono interessanti perché possono condurre elettricità. Non bene come il rame, attenzione, ma molto meglio di quanto possiate aspettarvi da un polimero, e vale la pena approfondire l'argomento. Sono anche altamente resistenti al calore, fino a 300°C ma se li scaldate a temperature molto più elevate si può ottenere un carburo di silicio, un materiale abrasivo molto utile.

Poligermani e polistannani

Okay, se il silicone può formare lunghe catene polimeriche cosa ne è degli altri elementi del IV Gruppo? Si può ottenere un polimero dal germanio? Ebbene si! Non solo si possono ottenere catene polimeriche dal germanio ma si può ottenere una catena polimerica anche da atomi di stagno. Questi polimeri sono detti poligermani e polistannani, rispettivamente.

I polistannani sono unici, eleganti, bellissimi e favolosi perché sono gli unici polimeri conosciuti che abbiano catene principali formate interamente da atomi metallici. Come i polisilani, i poligermani e polistannani sono in fase di studio per poter essere utilizzati come conduttori di elettricità.

Polifosfazeni

Mi spiace dirvelo ragazzi, ma gli elementi del IV Gruppo sono terminati. Quindi l'ultimo polimero inorganico che andremo a vedere oggi dovrà essere costituito da qualcosa d'altro. Si tratta di fosforo ed azoto. Come i polisilossani, i polifosfazeni sono costituiti da atomi alternati, in questo caso, la catena è composta da atomi alterni di fosforo e azoto, come questa:

Un polifosfazene sostituito da etere (R rappresenta un qualsiasi gruppo idrocarburico)

Questa catena principale è molto flessibile, come la catena principale del polisilossano, quindi i polifosfazeni formano ottimi elastomeri. Sono inoltre isolanti termici molto efficaci. I polifosfazeni vengono realizzati in due fasi:

Prima si prende il pentacloruro di fosforo e lo si fa reagire con il cloruro d'ammonio per ottenere un polimero clorurato. Poi lo si tratta con un sale di sodio alcolico e si ottiene un polifosfazene sostituito da etere.

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