IONOMERI

Parole chiave
ioni

Uno ionomero, come potrai immaginare, è un polimero contenente ioni (uno ione, come forse ricorderai, è un atomo che ha una carica elettrica, positiva [+] o negativa [-]). Uno ionomero però è qualcosa di più che un polimero con gruppi ionici. Noi possiamo denominare qualsiasi polimero con gruppi ionici un polielettrolita. Uno ionomero però è un polielettrolita speciale. Prima di tutto, gli ionomeri sono copolimeri; contengono sia unità ripetitive non ioniche, sia una piccola frazione di unità ripetitive contenenti specie ioniche. Quanto piccola? I gruppi ionici costituiscono meno del 15% del polimero.

Se proprio insisti...

Un esempio di ionomero è il copolimero etilene-acido metacrilico. Questo polimero è un sale di zinco o di sodio (che è responsabile della forma ionica) dei copolimeri derivati dall'etilene e dall'acido metacrilico.

Quando polimerizziamol'etilene con un po' diacido metacrilico, otteniamo lo ionomero al centro anche chiamato poli(etilen-co-acido metacrilico). E' qualcosa in più che un polietilene con unità di acido metacrilico in mezzo. Se nutralizziamo l'acido con NaOH, otteniamo il sale di sodio (figura in basso), che la Du Pont chiama Surlyn.

Se vuoi vederlo in 3-D, fai click qui.

Le attrazioni ioniche risultanti influenzano fortemente le proprietà del polimero. Vediamo come si comportano gli ionomeri.

In uno ionomero, le catene apolari sono raggruppate assieme ed i gruppi ionici polari si attirano reciprocamente. I gruppi ionici vorrebbero mettersi tutti in un angolo per conto loro ma dal momento che sono attaccati alla catena polimerica non possono farlo. Questo permette agli ionomeri termoplastici di comportarsi un po' come i polimeri reticolati o i copolimeri a blocchi. Guarda qua.

I gruppi polari ionici tendono ad aggregarsi insieme, lontano dalle catene principali non polari.

Comunque gli ionomeri non sono polimeri reticolati, infatti sono un particolare tipo di termoplastici chiamati reticolati reversibili. Quando vengono riscaldati, vengono rotte le interazioni tra i gruppi ionici e le catene sono libere di muoversi liberamente. Tanto più viene alzata la temperatura, tanto più liberamente le catene si muovono e tanto meno i gruppi riescono a stare nei loro domini. Questo permette al polimero di avere un comportamento di un elastomero e la lavorabilità di un termoplastico. Questi ionomeri sono spesso denominati elastomeri termoplastici. Prova ad immaginarti questo!

Finora abbiamo solo parlato di quelli che vengono detti ionomeri casuali. Uno ionomero casuale è quello in cui i gruppi ionici sono attaccati alla catena principale ad intervalli casuali. Comunque ci sono altri tipi di ionomeri.

Un altro impiego degli ionomeri è quello delle membrane semi-permeabili. Una membrana semi-permeabile è un film molto sottile di materiale in grado di far passare selettivamente una sostanza fermandone altre. Le membrane realizzate con ionomeri sono dette membrane iono-selettive. Queste membrane iono-selettive funzionano lasciando passare attraverso di esse l'acqua ma non gli ioni metallici.

Te lo dirò subito. Ti piace bere acqua pulita? Certamente, lo facciamo tutti. Queste membrane iono-selettive riducono i livelli di ioni metallici come il piombo, che nessuno di noi ha intenzione di bersi, nelle acque reflue a livelli ancora più bassi di quelli stabiliti dall'EPA (Environmental Protection Agency - Agenzia di Protezione Ambientale degli USA). I polimeri al lavoro per un mondo migliore, bella cosa!! Queste membrane possono anche essere usate per recuperare metalli preziosi da soluzioni diluite, per rimuovere lo zinco dagli scarichi tessili, e per addolcire acque salate.

Una specifica membrana iono-selettiva è lo ionomero perfluorosolfonato che la DuPont chiama Nafion. Tutti gli ionomeri perfluorosolfonati hanno notevole stabilità chimica e termica, e la capacità di assorbire una grande quantità d'acqua. Le membrane in Nafion possono essere utilizzate in film o tubi e possono essere impiegate in molti processi corrosivi e pericolosi. Alcuni di questi processi sono la produzione di cloro, la rigenerazione di liquidi acidi, la separazione in processi chimici come anche nelle celle a combustibile e nell'elettrodialisi.

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