Polyaddition : des monomères qui s’assemblent en chaîne de polymère (PE, PP, PVC, PTFE, PS)
ChimieBiomolécules et polymères17–18 ans
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À suivre dans Biomolécules et polymères
Des molécules de monomère à double liaison C=C (éthylène, propylène, chlorure de vinyle, tétrafluoroéthylène, styrène) se déplacent librement ; pendant la polymérisation, la liaison π s’ouvre et chaque monomère rejoint le bout de la chaîne en croissance. Les élèves comptent les motifs n, voient l’équation n CH₂=CHX → (–CH₂–CHX–)n et la masse molaire du polymère M = n × M(monomère). Un onglet Mécanisme radicalaire montre l’amorçage par un peroxyde, la propagation et la terminaison avec des flèches à demi-pointe, et permet de changer la concentration en amorceur pour voir varier la longueur moyenne des chaînes.
Leçon : Notion et structure des polymères ; polyaddition (polymérisation par addition) ; matériaux polymères (matières plastiques)
Ce qu’elle montre
La polymérisation par addition relie de nombreuses petites molécules de monomère en une très longue chaîne. Chaque monomère doit posséder une double liaison C=C : la liaison π se rompt et une nouvelle liaison σ se forme avec le monomère suivant, sans libérer de petite molécule ; la masse molaire du polymère vaut donc n fois celle du monomère. Beaucoup de polymères d’addition sont fabriqués par une réaction en chaîne radicalaire : un amorceur peroxyde se coupe en radicaux (amorçage), un radical additionne monomère après monomère (propagation) et deux radicaux se combinent (terminaison). Plus d’amorceur signifie plus de radicaux à la fois : chaque chaîne est arrêtée plus tôt et la chaîne moyenne est plus courte.
Mode d’emploi
Sur Croissance de chaîne, choisissez un Monomère et appuyez sur Polymériser pour voir les motifs s’ajouter pendant que l’équation et la masse molaire se mettent à jour. Sur Mécanisme radicalaire, réglez la Concentration en amorceur et appuyez sur Lancer : le panneau montre chaque étape avec des flèches à demi-pointe et l’histogramme rassemble les longueurs des chaînes terminées. Chaque essai terminé s’ajoute au tableau pour comparer les concentrations.
Paramètres modifiables
- Monomère Éthylène CH₂=CH₂ → PE, Propylène CH₂=CH–CH₃ → PP, Chlorure de vinyle CH₂=CHCl → PVC, Tétrafluoroéthylène CF₂=CF₂ → PTFE, Styrène CH₂=CH–C₆H₅ → PS
- Nombre de motifs n à assembler 3–30
- Vitesse d’assemblage 0,5–4 motifs/s
- Indiquer les groupes substituants
- Vue Croissance de chaîne, Mécanisme radicalaire
- Concentration en amorceur 1–16 mmol/L
Questions à explorer
- Quelle caractéristique de structure un monomère doit-il posséder pour participer à une polyaddition ?
- Un échantillon de polyéthylène a une masse molaire de 28 000 g/mol. Quel est son degré de polymérisation n ?
- Quel est le motif du PVC, et quel lien a-t-il avec la structure du chlorure de vinyle ?
- Que se passe-t-il lors de l’amorçage, de la propagation et de la terminaison d’une polymérisation radicalaire ?
- Pourquoi une concentration en amorceur plus élevée donne-t-elle des chaînes de polymère plus courtes ?
