Qu'est-ce que la polymérisation radicalaire?
Le mot polymère signifie "plusieurs unités" et désigne un processus chimique consistant à ajouter une unité à une autre, et ainsi de suite - jusqu'à ce qu'une chaîne de la taille souhaitée soit produite. Certaines réactions de polymérisation utilisent des ions carbone chargés positivement ou des carbocations; tandis que d'autres utilisent des atomes de carbone chargés négativement, ou des carbanions. Pourtant, un troisième mécanisme utilise les radicaux libres et s'appelle la polymérisation radicalaire. Les radicaux libres sont des atomes ou des fragments moléculaires avec un électron réactif non apparié qui peuvent être utilisés pour augmenter la taille d'une molécule plus petite. Un "initiateur" est nécessaire pour commencer la réaction dans la polymérisation radicalaire.
Généralement, l'initiateur est une molécule possédant une liaison chimique faible qui se divise de manière uniforme en radicaux, chaque fragment éliminant un seul électron plutôt qu'un fragment recevant les deux électrons et l'autre aucun. Le chlore gazeux (Cl 2 ) exposé à la lumière ultraviolette se divise en deux radicaux, chacun noté Cl, avec un point représentant le seul électron. Lorsque ce radical réactif s'unit à une molécule organique électriquement neutre, il en résulte un radical plus gros pouvant réagir davantage, etc. Les initiateurs communs supplémentaires comprennent les peroxydes organiques - avec une liaison - (O – O) - et les composés azo - des composés ayant une liaison - (N = N) -.
Une fois la réaction initiée, la propagation de la réaction se poursuit, le nombre de radicaux libres restant essentiellement constant. Un exemple de ceci peut être vu dans la polymérisation radicalaire de l'éthylène gazeux utilisant un initiateur de peroxyde organique, R – O – O – R. Une petite quantité de peroxyde est scindée en ses composants radicaux (R – O) et introduite dans l'éthylène gazeux (CH 2 = CH 2 ). Les deux réagissent, entraînant de plus la présence d’une nouvelle espèce (R – O – CH 2 –CH 2 ∙). Ceci est lui-même réactif et attaque une seconde molécule d'éthylène pour produire une autre espèce encore plus grande (R – O – CH 2 –CH 2 CH 2 –CH 2 ); finalement, la réaction est arrêtée.
Bien que la réaction de polymérisation radicalaire soit arrêtée à un moment opportun, il existe des processus naturels qui diminuent le nombre de participants à la réaction radicalaire disponibles avant que ce point ne soit atteint. L'un d'eux s'appelle «combinaison», la jonction involontaire de radicaux libres. Dans l'exemple cité, 2 R – O – CH 2 –CH 2 → R – O – CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –O – R. Une autre réaction secondaire est la "disproportionation", dans laquelle un radical retire un atome d'hydrogène d'un autre radical, comme dans R – O – CH 2 –CH 2 + ∙ CH 2 –CH 2 –O – R → R – O – CH 2 CH 3 + CH 2 = CH – O – R. Le polymère résultant, le polyéthylène, peut s’écrire - (CH 2 –CH 2 ) n -. Etant donné que toutes les chaînes de produits dans le processus de polymérisation radicalaire ne seront pas de même longueur au moment de la fin de la réaction, le poids moléculaire peut être exprimé en poids moléculaire moyen ou en une forme de distribution de poids moléculaire.