STEP #04 - Il principio fisico: una lunga reazione

 COME OTTENERE IL TEFLON

Step di reazione:

1) Clorurazione del metano alla temperatura di 350-450°C, in presenza di ossido di alluminio o di zinco come catalizzatore, secondo la reazione:

CH_4(g) + 3 Cl_2(g) → CHCl_3(g) + 3 HCl_(g)

Molecola del triclorometano CHCl₃

Triclorometano (o cloroformio): alogenuro alchilico, la cui molecola è formata da un atomo di carbonio al quale ne sono legati uno di idrogeno e tre di cloro.

Clorurazione: reazione che consiste nell’aggiunta di atomi di cloro ad un composto organico.

Catalizzatore: specie chimica che aumenta la velocità di una reazione. 

2) Il triclorometano CHCl₃ ottenuto viene fatto reagire con fluoruro di idrogeno secondo la reazione:

CHCl_3(g) + 2 HF_(g) → CHClF_2(g) + 2 HCl_(g)

Molecola del monoclorodifluorometano CHClF₂

Fluoruro di idrogeno (o acido fluoridrico): acido derivato da composti inorganici molto velenoso.

1   3) Il clorodifluorometano CHClF₂ è riscaldato in assenza di aria, a bassa pressione e temperatura elevata dove subisce la pirolisi:

CHClF_2(g) ⇌ CF₂=CF_2(g) + 2 HCl_(g)

Pirolisi:  processo di decomposizione ottenuto mediante l'applicazione di calore e in completa assenza di un agente ossidante (normalmente ossigeno); durante questo processo, il materiale subisce la scissione dei legami chimici originari con la formazione di molecole più semplici.

Ho ottenuto, così, il tetrafluoroetilene CF₂=CF₂, monomero del teflon.

Formula di struttura del tetrafluoroetilene

La reazione di polimerizzazione a catena del tetrafluoroetilene avviene per via radicalica in presenza di un opportuno iniziatore (l'acqua ossigenata, un persolfato o un perossido organico).

Polimerizzazione radicalica: metodo di polimerizzazione a catena, tramite il quale un polimero di forma per successiva addizione di un radicale libero.

n F₂C=CF₂ → −(F₂C−CF₂)_n−  

 

Ho ottenuto così un polimero dalle caratteristiche peculiari: il politetrafluoroetilene, comunemente chiamato Teflon, formato dal legame tra più molecole di tetrafluoroetilene. 

Fonti: 

(Chimicamo), La polimerizzazione del Teflon https://www.chimicamo.org/chimica-organica/teflon/

(Wikipedia), Il Teflon https://it.wikipedia.org/wiki/Politetrafluoroetilene

(Treccani), La clorurazione https://www.treccani.it/vocabolario/clorurazione/

(Wikipedia), Il triclorometano https://it.wikipedia.org/wiki/Cloroformio

(Focus), Catalizzatore https://www.focus.it/scienza/scienze/che-cose-un-catalizzatore

(Wikipedia), L'acido fluoridrico https://it.wikipedia.org/wiki/Acido_fluoridrico

(Wikipedia), Pirolisi https://it.wikipedia.org/wiki/Pirolisi