Tanti modi per essere speciali: i polimeri

Se vi venisse chiesto cosa hanno in comune una bottiglietta d’acqua, una maglietta da calcio, il giubbotto antiproiettile di un militare e le calze che state indossando, probabilmente rimarreste un po’ disorientati.

A pensarci bene, un filo conduttore c’è. Tutti questi materiali sono composti da polimeri. Più o meno naturali.

Sapete come è fatta una maglia di cotone? Il cotone si ottiene dai semi della sua pianta, di cotone per l’appunto. É composto da cellulosa, che, udite udite, è un polimero. Un polimero biologico.
La cellulosa è composta da una sequenza di molecole che noi conosciamo molto bene: il glucosio. Più precisamente, dovremmo immaginare la cellulosa come una collana di perle, in cui quest’ultime sono tutte molecole distinte di glucosio, legate tra di loro con dei legami fortissimi, detti covalenti.

Il cotone, è formato da cellulosa, che è un polimero. Per definizione, un polimero è una molecola molto pesante, chiamata macromolecola in termini tecnici, costituita da un gran numero di gruppi molecolari che sono uniti a formare una collana. Considerando un polimero, come potrebbe essere il cotone, questo sarebbe descritto da tante collane…G-G-G-G…, si potrebbero scrivere fino a qualche migliaio di G. La G rappresenta una singola molecola di glucosio, che in questo caso rappresenta sia il monomero che l’unita ripetitiva del polimero. Inoltre, queste collane di molecole di glucosio che sono allineate l’una alle altre, possono anche presentare dei legami tra fibre parallele.

Possono invece esistere dei polimeri che contengono come unità ripetitiva due monomeri, come ne caso di …AB-AB-AB-AB…, dove A e B rappresentano due molecole distinte. É l’esempio del Kevlar, una fibra sintetica che si ottiene facendo reagire, in particolari condizioni, due monomeri che portano alla formazione di un polimero con delle proprietà fantastiche di resistenza meccanica. Infatti il Kevlar è utilizzato per la produzione di giubbotti antiproiettile, elmetti, attrezzature per sport estremi e anche componenti di aerei.

Si può citare il Nylon, che si ottiene sempre facendo reagire due monomeri, che formano l’unità ripetitiva di questo fondamentale polimero.
Tra l’altro, le molecole di partenza per produrre il Nylon sono della stessa famiglia di quelle utilizzate per la polimerizzazione del Kevlar!

E quante volte abbiamo letto PET sul fondo di una bottiglietta d’acqua? Ecco un altro polimero, il polietilene tereftalato.

Tuttavia, sembra che tutti questi polimeri non abbiano nulla in comune.

In comune hanno la ripetizione, hanno i legami covalenti, hanno gli intrecci tra tante catene. Ma hanno anche tante differenze. Queste dipendono da quelle unità ripetitive che li fanno diventare polimeri speciali, per tutte le esigenze. Polimeri biologici come le proteine e il DNA.

Perché la lana non è liscia come la seta?

Si consideri le fibre che costituiscono la lana, fatte prevalentemente da una proteina ben nota, la cheratina, che ritroviamo nei nostri capelli, nella pelle, nelle unghie. La lana è morbida, voluminosa, isolante termico, idrorepellente, e questo dipende esclusivamente dal particolare polimero che la costituisce.

La composizione delle unità ripetitive, e le loro interazioni, si riflette sulle proprietà del materiale finale. Lana e seta hanno origine animale, sono fatte di proteine. Solo che, quelle della seta non formano una struttura ramificata come nel caso della lana. Questo determina la natura aggrovigliata della lana e quella liscia e lucente della seta.

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