Chi è andato a visitare gli scavi di Pompei ha notato che lungo le strade ci sono, per tutta la loro lunghezza dei profondi solchi scavati dal passaggio dei carri che trasportavano merci pesanti. Allora, alcuni turisti si sono posti spontaneamente la domanda: “Perché oggi ciò non avviene?”. La risposta è insita negli pneumatici, che sono fatti di gomma, usati da tutti i mezzi di trasporto a quattro, ma anche a due ruote. La gomma e i materiali da essa derivati sono diventati così comuni e diffusi che si pensa che essi siano “nati con l’uomo”. Per certi aspetti questo è vero, in quanto l’uomo conosce l’esistenza della gomma da moltissimo tempo. In Messico, infatti, sono state trovate in un sito archeologico palle di gomma datate tra il VII e il III secolo avanti Cristo.
Grazie all’avvento della scienza chimica, che ha determinato la struttura chimica della gomma naturale e ne ha modificato le proprietà migliorandole, si sono ampliate le applicazioni della gomma a tal punto, che esse hanno prodotto l’accumulo di immense ricchezze a chi ha saputo investire su di essa.
Nella parte settentrionale dell’America meridionale vegeta l’albero del caucciù, chiamato “albero che piange”, da cui gli indios estraevano un lattice bianco e viscoso che riscaldato con un fuoco debole acquistava proprietà plastiche. Ciò gli permetteva di modellare palle di diversa grandezza, calzature, copricapi di varie forme, ecc.. Il lattice è un’emulsione di particelle di gomma in acqua. Queste particelle sono costituite da un polimero (che significa molte molecole unite tra di esse) in cui la molecola che si ripete, detta monomero (che significa una sola molecola), è quella dell’isoprene, la cui formula bruta è C5H8. Ora, immaginando di disporre in fila, una dietro l’altra, tutte orientate allo stesso modo, molte molecole di isoprene, avviene che l’estremità di ogni molecola si unisce con l’estremità opposta dell’altra, dando origine ad una grande molecola, cioè ad un polimero, che è il caucciù, il costituente fondamentale della gomma naturale.
La formula dell’isoprene venne determinata, nel 1826, dal britannico Michael Faraday, grande chimico autodidatta meglio conosciuto come fisico, che era stato nominato, dal chimico Humphry Davy, “assistente di chimica” alla Royal Istitution, nel 1813. Di lui Albert Einstein scrisse che era innamorato della natura misteriosa come l’amante dell’amata lontana. In seguito venne dimostrata anche la struttura chimica dell’isoprene CH3C(=CH2)CH(=CH2) da cui, grazie alla presenza di due doppi legami C=C e all’utilizzo della coppia di elettroni di uno solo dei due doppi legame, avvenne la polimerizzazione.
Dalla polimerizzazione, che viene fatta tutt’ora, deriva che nella molecola polimerica ci sono tanti doppi legami quante sono le molecole di isoprene.
La presenza di questi doppi legame nel polimero, tuttavia, dà origine a due diverse strutture chimiche, dette isomeri geometrici cis e trans, cioè si ottengono due sostanze diverse con proprietà chimiche e fisiche diverse, le cui molecole non sono interconvertibili senza rompere almeno un legame. Cioè per passare dalla struttura cis a quella trans, o viceversa, bisogna rompere il doppio legame chimico C=C. E ciò dimostra che in questo passaggio avviene una reazione chimica che trasforma sostanze in altre sostanze.
Se gli atomi di carbonio della catena polimerica sono dalla stessa parte di questo doppio legame si ha la struttura cis, caratteristica della gomma naturale da cui dipende l’elasticità, che è la capacità di un materiale di opporre resistenza meccanica alle forze che agiscono su di esso e di riacquistare la propria forma iniziale quando queste forze cessano.
Se, invece, gli atomi di carbonio della catena polimerica sono disposti alternativamente da una parte e dall’altra del doppio legame si ha la struttura trans, da cui derivano altre due sostanze, la guttaperca e la balata, che non sono elastiche, ma se fuse e modellate dopo qualche tempo induriscono e assumono consistenza cornea.
Per avere un’idea della differenza dei due diversi tipi di struttura si segua la seguente descrizione. Per immaginare la struttura cis disponiamo le mani aperte, ambedue viste dalla parte del palmo, facendole toccare con le dita medie sulla stessa linea retta: i due pollici stanno dalla stessa parte. Per immaginare la struttura trans, la disposizione delle mani aperte che si toccano con le dita medie deve essere tale che una mano ci offre la vista del palmo e l’altra quella del dorso: i due pollici stanno da parti opposte.
Le applicazioni della gomma hanno favorito uno sviluppo tecnologico considerevole che ha cambiato il mondo e di cui ancora oggi l’umanità ne gode i frutti.
Il chimico scozzese Charles Macintosh, nel 1823, sciolse la gomma naturale nella nafta ottenendo un materiale flessibile da cui produsse il primo impermeabile. Per tale motivo venne insignito di una medaglia dalla Royal Society. Ancora oggi in Gran Bretagna, in suo onore, gli impermeabili vengono chiamati macintosh o, più brevemente, mac.
Lo statunitense Charles Goodyear, nel 1834, ideò la vulcanizzazione della gomma. Aggiungendo, infatti, una piccolissima quantità di zolfo al lattice e, successivamente, riscaldando la miscela ottenuta, ottenne una gomma più resistente ai solventi e molto più elastica. Questo metodo viene tuttora utilizzato nella produzione degli pneumatici e di altri oggetti di gomma. L’azienda Goodyear Tire and Rubber Company, tuttora, è chiamata così in suo onore.
Francesco Giuliano
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