Soluzione esercitazione 2

Informazioni sul documento

Università: Politecnico di Milano
Corso di laurea: Biomedical Engineering
Materia: Bioingegneria Chimica
Classificazione: Esercizi · Divisi per argomento
Formato originale: PDF
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Materiale diviso per argomento di Bioingegneria Chimica per il corso di Biomedical Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: BIOINGEGNERIA CHIMICA [1] - PROF. S. FARÈ Esercitazione 2 – 23 Ottobre 2026 Domanda 1. Come risultano le densità di polimeri amorfi o unità ripetitive unite fra loro da legami forti di tipo e cristallini dello stesso tipo che hanno lo stesso peso covalente a formare strutture…

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BIOINGEGNERIA CHIMICA [1] - PROF. S. FARÈ Esercitazione 2 – 23 Ottobre 2026 Domanda 1. Come risultano le densità di polimeri amorfi o unità ripetitive unite fra loro da legami forti di tipo e cristallini dello stesso tipo che hanno lo stesso peso covalente a formare strutture lineari o ramificate molecolare? o unità ripetitive unite fra loro da legami meccanici o densità polimero cristallino < densità polimero (incastri) a formare strutture amorfo-cristalline amorfo o molecole a basso peso molecolare unite tra loro da o densità polimero cristallino = densità polimero legami deboli elettrostatici amorfo o densità polimero cristallino > densità polimero Domanda 4. Mediante polimerizzazione a catena si amorfo ottengono: o PMMA e PTFE Domanda 2. Un materiale polimerico termoplastico può o PE e poliuretani avere configurazione: o PAN e poliuretani o reticolata o PVC e PDMS o ramificata o reticolata o ramificata o lineare Domanda 5. L’elasticità entalpica è tipica di: o solo lineare o non si parla mai di elasticità entalpica o materiali polimerici amorfi (T >> Tg) Domanda 3. Una macromolecola organica è costituita o materiali polimerici amorfi (T < Tg) da: o unità ripetitive unite fra loro da legami forti di tipo ionico a formare reticoli cristallini Domanda 6. Domande brevi a) Quando può avvenire la rottura fragile in un materiale polimerico? Elevata velocità di deformazione. Materiali polimerici altamente reticolati, materiali polimerici ad alta cristallinità, materiali con alta percentuale di regioni amorfe a T < Tg b) Quali sono i legami chimici presenti in un materiale polimerico? In un materiale polimerico si possono avere legami covalenti sulla catena macromolecolare e legami deboli tra le catene macromolecolari d) Indicare cosa si intende per polimerizzazione a stadi…

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Per procedere, occorre calcolare il peso medio i-esimo (Mi). Il peso molecolare medio numerale, Mn, si calcola nel seguente modo: 𝑀𝑛 = $ 𝑥! 𝑀! dove xi è definito come: 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑖 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑛𝑒 𝑚𝑎𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖 𝑛𝑒𝑙𝑙" 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑙𝑜 𝑖 − 𝑒𝑠𝑖𝑚𝑜 𝑥! = ∑ 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑛𝑒 𝑚𝑎𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖 Quindi: 𝑴𝒏 = ∑ 𝑥! 𝑀! = 𝟏𝟒𝟐𝟏𝟗. 𝟐𝟒 𝒈/𝒎𝒐𝒍𝒊 Il peso molecolare medio ponderale, Mw, si calcola nel seguente modo: 𝑀𝑤 = $ 𝑤! 𝑀! dove wi è definito come: (𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑖 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑛𝑒 𝑚𝑎𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖 𝑛𝑒𝑙𝑙" 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑙𝑜 𝑖 − 𝑒𝑠𝑖𝑚𝑜)𝑀! 𝑤! = ∑ 𝑀! (𝑐𝑎𝑡𝑒𝑛𝑒 𝑚𝑎𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑙𝑜 𝑖 − 𝑒𝑠𝑖𝑚𝑜) Quindi: 𝑴𝒘 = ∑ 𝑤! 𝑀! = 𝟏𝟖𝟎𝟐𝟏. 𝟑𝟓 𝒈/𝒎𝒐𝒍𝒊 L’indice di polidispersione è definito come: 𝑀𝑤 𝑑= 𝑀𝑛 Quindi: 𝑀𝑤 18021.35 𝒅= = = 𝟏. 𝟐𝟕 𝑀𝑛 14219.24 numero di catene intervallo peso Mi (g/mol) xi xi*Mi #catene*Mi wi wi*Mi macromolecolari molecolare (g/mol) 4000 0-5000 2500 0.13 315.46 10000000 0.022 55.463 5500 5000-10000 7500 0.17 1301.26 41250000 0.092 686.356 8000 10000-15000 12500 0.25 3154.57 100000000 0.222 2773.156 7000 15000-20000 17500 0.22 3864.35 122500000 0.272 4755.962 4200 20000-25000 22500 0.13 2981.07 94500000 0.210 4717.138 3000 25000-30000 27500 0.09 2602.52 82500000 0.183 5033.278 31700.00 90000.00 14219.24 450750000 18021.35 Curva di distribuzione dei pesi molecolari: 9000 8000 7000 numero macromolecole 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 pesi molecolari (g/mol)

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Domanda 8. Cosa si intende per copolimero? Perché possono essere utili i copolimeri rispetto agli omopolimeri? I copolimeri sono costituiti da più polimeri, mentre gli omopolimeri sono costituiti da un solo polimero. Il vantaggio riguarda la possibilità di ottenere materiali con prestazioni differenti da quelle dei singoli polimeri di partenza; in particolare, variando la composizione dei copolimeri è possibile modificare le caratteristiche e le proprietà dei copolimeri realizzati. In questo modo è possibile ottenere materiali polimerici con proprietà maggiori di quelle dei singoli componenti. Inoltre, le caratteristiche dei copolimeri possono essere progettate non solo variando i due polimeri che formeranno il copolimero, ma anche dall’alternanza delle unità ripetitive dei due polimeri sulla catena macromolecolare (es., a blocchi, casuale). Domanda 9. E’ possibile riusare un materiale polimerico termoindurente? Perché sì o perché no? E’ possibile riusare un materiale polimerico termoplastico? Perché sì o perché no? Materiale polimerico termoindurente: non è possibile un suo riutilizzo a causa della sua struttura reticolata che presenta legami forti tra le macromolecole, impedendone lo scorrimento e quindi la deformazione. Questa struttura impedisce quindi la possibilità di una successiva lavorazione, una volta ottenuta la struttura reticolata, per questa classe di materiali polimerici. Materiale polimerico termoplastico: è possibile un suo riutilizzo perché la sua struttura lineare o ramificata consente l’ottenimento di un liquido viscoso ad alta temperatura e quindi lo scorrimento tra le catene macromolecolari. Infatti, la struttura dei materiali termoplastici permette una mobilità delle catene e quindi la possibilità di ottenere nuove geometrie una volta lavorato il…

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