Il Superuovo

Ecco 5 polimeri che ogni giorno chiami “plastica” e le loro proprietà

Ecco 5 polimeri che ogni giorno chiami “plastica” e le loro proprietà

Quante volte, aprendo una scatola con tanto di imballaggio, leggete sigle come PVC, PE, PET? Vi siete mai chiesti cosa significhino?

I mattoncini giocattolo, esempio migliore di come si assemblano le molecole nei polimeri, sono essi stessi formati da polimeri plastici (fonte: pixabay)

Nella vita di tutti i giorni abbiamo a che fare con i materiali più disparati: vetro, metalli, leghe, cemento, gomma e chi più ne ha più ne metta. C’è in particolare una classe di composti che vediamo e tocchiamo ogni giorno, senza sapere che siano, per così dire, fratelli. Si tratta dei polimeri. Ciò che accomuna tutti loro è la struttura: sono degli insiemi di migliaia o milioni di “blocchetti”, composti da una serie di atomi, assemblati un po’ come i mattoncini per le costruzioni che usavate da piccoli. Questi blocchetti si ripetono, ancora e ancora, fino a formare strutture complesse, con proprietà molto particolari e versatili.

1-PVC e i vinili del nonno

“Nonno cosa sono quei dischi neri?” chiede un bambino curioso salito in soffitta. “Sono vinili” risponde fiero il nonno, ricordandosi di quello comprato quarant’anni prima. Il suo nome deriva, come per molti altri polimeri, dal prefisso poli seguito dalla composizione chimica del “mattoncino” di cui è formato. In questo caso è il cloruro di vinile, nome comune del cloro-etene. La presenza di carbonio lo accomuna alla stragrande maggioranza degli altri polimeri ma, come vedremo in alcuni esempi, sono gli altri elementi (in questo caso il cloro) che forniscono le proprietà più interessanti. Il PVC è diventato vinile per antonomasia, grazie appunto al nome dei dischi incisi. L’applicazione più famosa del polivinilcloruro è proprio questa: grazie alla facilità e precisione con cui può essere modellato, è stato usato per decenni nella produzione di dischi. Quando la punta di metallo scorre sul disco, questo produce dei suoni ben precisi, prodotti dalle sottilissime e precise scanalature incise su di esso. Il PVC è formato unicamente da un piccolo gruppo di atomi che si ripetono milioni di volte l’uno di fianco all’altro, fino a creare la catena che dona al materiale la sua plasticità. Questo “blocchetto” che si ripete all’infinito nel PVC è il cloruro di vinile, molecola considerata cancerogena e per questo molto pericolosa. Altre applicazioni del PVC sono innumerevoli: tubature e giunti per l’irrigazione, infissi plastici per la casa e coperture per pavimenti industriali e domestici. Come molti altri polimeri artificiali è dannoso per l’ambiente, ma essendo riciclabile non ha difficoltà nel trovare nuovi utilizzi una volta gettato.

Immagine di un vinile in cui si notano le scanalature tra le file di PVC (fonte: pixabay)

2-PP dal cruscotto ai tappeti

PP, abbreviazione di polipropilene, è un altro dei materiale con gli utilizzi più disparati che si possano trovare. I cruscotti di molte auto, così come altre parti delle macchine quali il volante, sono fatti di questo materiale. Se poi guardate sotto il vostro zerbino o sugli oggetti di plastica presenti in cucina, è probabile che troviate la sigla PP. Da cosa deriva la versatilità di questo materiale? Una proprietà particolare dei polimeri che contengono delle catene di carboni è la “tatticità”. Immaginate di essere in gita scolastica: salite sull’autobus e vi sedete di fianco ai compagni di classe più simpatici, finendo tutti quanti sulla fila di sedili di destra, lasciando gli zaini su quella di sinistra. Allora l’autobus avrà un accumulo di peso sulla destra e un peso minore sulla sinistra, avrà più facilità a fare le curve da un lato piuttosto che dall’altro, e dall’esterno sembrerà vuoto visto da una parte e stracolmo visto dall’altra. L’anno successivo la scuola chiama di nuovo lo stesso autobus con lo stesso autista, ma le norme di distanziamento per evitare la diffusione del CoViD-19 impongono regole ferree. Nessuno si muove dal suo posto e c’è lo stesso numero di persone sulla destra e sulla sinistra. L’autobus è allora perfettamente bilanciato e dall’esterno si conteranno le stesse persone da un lato e dall’altro. Eppure il totale di studenti e insegnanti è lo stesso. Cosa centra tutto ciò con il PP? Come altri polimeri il PP può essere isotattico o sindiotattico. Due paroloni per dire che nel primo caso i gruppi metilici, studenti, stanno sulla parte sinistra della catena, l’autobus, mentre nel secondo caso stanno per metà da una parte e per metà dall’altra. Come accade all’autobus anche la catena del polipropilene ha diverse proprietà con diverse configurazioni, e questo lo porta a poter essere utilizzato in situazioni che necessitano soluzioni diverse.

3-HDPE contro le zanzare

Tra gli innumerevoli modi per scacciare gli insetti in estate, il più conosciuto è quello degli spray. Tutti questi spray devono avere un dispersore e un contenitore. Non è raro trovare il liquido contenuto in cilindri di alluminio in pressione simili a quelli della lacca per capelli, ma non sono gli unici. Tra le alternative più comuni vi è il polietilene ad alta densità. Come ben sappiamo alcuni materiali pesano di più, altri pesano di meno. Questo è direttamente proporzionale alla loro massa (P=mg). Quando da piccoli vi chiedevano “pesa di più un chilo di piume o un chilo di piombo” forse molti di voi avrebbero risposto piombo, sbagliando. Ma se invece vi avessero chiesto “pesa di più una scatola piena di piume o la stessa scatola piena di piombo”? Lì la risposta sarebbe stata il piombo, perché ha una densità maggiore delle piume. In poche parole la densità (massa/volume) ci dice quanto più un materiale pesa rispetto a un altro a parità di volume pesato. Come detto prima i polimeri sono degli insieme di blocchi costituenti che si ripetono milioni di volte. In alcuni casi la disposizione di questi blocchi, più vicini o più lontani, cambiano la densità del risultato. Se sollevate una scatola di cartone vuota vi sembrerà leggera. Se invece la riempite di cartoni, quindi aggiungete “mattoncini” dello stesso tipo, sembrerà molto più pesante. Eppure il volume è lo stesso, il materiale anche. L’unica cosa diversa è la quantità di cartone nello stesso spazio, quindi la densità. Con i polimeri vale appunto la stessa cosa. L’HDPE, polietilene ad alta densità, ha qualità molto diverse dall’LDPE, polietilene a bassa densità, anche se sono costituiti dagli stessi mattoncini. Il primo viene usato per rivestimenti, flaconi e mazze sportive, il secondo per imballaggi leggeri e contenitori flessibili. Hanno anche resistenza chimica molto diversa, ma entrare nel merito toglierebbe spazio ai nostri prossimi esempi.

Altro esempio comune di spray. Il materiale delle bombolette va scelto in base al loro contenuto, e per imbrattare i muri è più consigliabile usare contenitori di alluminio (fonte: pixabay)

4-PCTFE: computer e pentole

Policlorotrifluoroetilene non è uno scioglilingua, ma il nome scientifico del materiale noto come teflon. Facilmente reperibile al supermercato o in ferramenta sotto forma di bobine, si trova anche sulle cosiddette pentole antiaderenti. In particolare un aspetto curioso del teflon si trova in questo ultimo utilizzo. Quando acquistiamo una pentola antiaderente, molto comoda per cucinare uova, pancetta, verdure e altro ancora, questa è ricoperta da uno strato di teflon che va a contatto diretto con gli alimenti una volta scaldata. A meno di difetti di fabbricazione, lo strato di teflon è intatto all’acquisto e tale deve rimanere. Infatti, nonostante il contatto di questo polimero con gli alimenti non comporti alcun rischio, non si può dire lo stesso per la sua ingestione. Come altri degli esempi presenti in questa lista, il PCTFE presenta al suo interno degli elementi dannosi per l’uomo. Nella sigla troviamo infatti cloro e fluoro, due alogeni (dal greco generatori di sali), che a lungo andare possono mettere a repentaglio la nostra salute. Come ci difendiamo allora da questo pericolo? Semplice: se il pericolo del teflon deriva dall’avere la sua superficie danneggiata, evitiamo di utilizzare utensili o posate metalliche per mescolare o prendere il cibo dalle antiaderenti. In breve è sufficiente utilizzare un mestolo di legno per dormire sonni tranquilli, senza dare retta alla marea di bufale che come sempre si trovano sul web. Un secondo utilizzo degno di nota del PCTFE è quello di protezione per componenti elettrici e lampade. Questo polimero è infatti un buon isolante e rimane stabile anche dopo forti sbalzi di temperatura e contatto con fonti di elettricità. In definitiva il PCTFE è l’ennesimo esempio di come non ci si debba fermare di fronte a un nome troppo lungo o troppo complicato per capire di cosa si tratti: lui e molti altri sono nostri quotidiani alleati, solo non sappiamo bene cosa siano.

5-PET in bottiglia e in filo

Il polietilene tereftalato è senza dubbio uno dei polimeri più comuni da reperire. Come il PVC è molto facilmente riciclabile ed è sicuro al 110% per il trasporto di acqua e un sacco di altri alimenti che ci finiscono in bocca. Il PET si ottiene dall’acido tereftalico: un composto organico che presenta un anello benzenico, vale a dire una molecola in cui sei atomi di carbonio sono legati tra loro in modo estremamente stabile, che gli dona particolari proprietà. Se alla fine delle vacanze in hotel vi piace avere come souvenir qualcuno dei flaconi di shampoo o bagnoschiuma che gentilmente la reception vi mette a disposizione, probabilmente state mettendo nella vostra valigia un contenitore fatto in PET. Come potrete intuire è quindi un materiale che si deforma facilmente: spesso prendendo tra le mani una bottiglia di acqua questa si piega leggermente sotto la pressione delle vostre dita, senza però rompersi, fortunatamente aggiungerei. Tra gli altri utilizzi è degno di nota quello che ne fa la vostra sarta di fiducia: il PET può anche infatti trovarsi sotto forma filamentosa, ed essere utilizzato negli indumenti e nelle tende. Se siete mai stati in un porto e il vostro sguardo si è posato su di una barca a vela in partenza verso il largo, sicuramente avrete notato che le vele hanno una consistenza plastica quasi cerosa, che viene conferita proprio dal PET. Come accade per molti altri oggetti costituiti da polimeri, riconoscere di avere tra le mani del PET è semplice: basta che cerchiate su di esso la sigla, con relativo simbolo di riciclo.

Bonus-L’errore all’anagrafe del polistirolo

“Attento a quel pacco! Non vorrai spargere polistirolo dappertutto” dicono i genitori la mattina di Natale, mentre i bambini indaffarati aprono le scatole dei regali con tutta la forza che hanno in corpo. E ancora “Signora tranquilla il pacco è immerso nel polistirene, non si è rotto nulla”. “Si sarà confuso con il polistirolo”, pensa la signora mentre il corriere se ne va. Allora polistirolo o polistirene? La risposta è facile: entrambi. Quello che noi tutti i giorni chiamiamo polistirolo e siamo abituati ad associare a quei pallini bianchi che si infilano ovunque, è il polistirene. Polistirolo è un nome acquisito nel tempo dopo la sua commercializzazione. Come accade con molti altri composti chimici (candeggina, sale, ruggine) il nome con cui noi indichiamo un materiale o una sostanza è il più usato. Non sempre, per fortuna, utilizziamo i nomi scientifici corretti. Tutti i polimeri presenti in questa lista sono abbreviati con delle sigle o hanno dei nomi commerciali. Fatico a vedere qualcuno che chiede al commesso una pentola rivestita di policlorofluoroetilene. Il polistirolo però è un caso strano. Il suo nome deriva dallo stirolo, vale a dire il “mattoncino” che si ripete per formare il polimero. Per il polistirene vale lo stesso ragionamento. Allora la domanda da fare è: stirolo o stirene? E la risposta è di nuovo la stessa. Lo stirolo era il nome comune utilizzato prima dell’arrivo della nomenclatura IUPAC, quell’insieme di regole che scalzarono la nomenclatura tradizionale qualche decennio fa, che è stato poi ribattezzato stirene. Sebbene allora la norma vigente sia la IUPAC, chiamarlo polistirolo non è sbagliato, solo un po’ più volgare. Questo succede per molti composti. L’alcol etilico, ad esempio, è chiamato etanolo con le regole IUPAC. L’acetilene delle fiamme ossidriche invece, si chiama etino. Certo è che la IUPAC ha dovuto accettare dei compromessi, ragion per cui una miriade di nomi comuni sono ancora accettati dalla comunità scientifica. Dal canto suo anche la IUPAC ha qualche svantaggio: la tossina botulinica ad esempio (formula C6760H10447N1743O2010S32) necessiterebbe di un nome lunghissimo e illeggibile. Qualunque sia il nome che diamo ai composti è quindi sempre importante conoscerne proprietà e utilizzi. Nel caso del polistirolo poi, è sempre bene avere un aspirapolvere a portata di mano.

La prossima volta che vi troverete tra le mani del materiale come questo, saprete esattamente di che si tratta (fonte: pixabay)
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