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Una polimerizzazione incontrollata è una reazione potenzialmente pericolosa in cui i prodotti chimici si formano con velocità eccessiva, producendo calore che può provocare un'esplosione o altri pericoli. Poiché la polimerizzazione è un processo essenziale per produrre molti materiali sintetici, i chimici adottano strategie per mantenere reazioni sicure ed evitare una polimerizzazione incontrollata.
La maggior parte della plastica e molte molecole biologiche appartengono a una classe di composti chimici chiamati polimeri:lunghe catene delle stesse unità chimiche ripetute continuamente. Ogni unità della catena è una molecola chiamata monomero. Ad esempio, il polistirene è un polimero costituito da molte molecole di stirene legate tra loro. In questo caso, lo stirene è il monomero.
Per produrre la plastica, un processo chimico prende un contenitore di una sostanza monomerica e lo combina con altri prodotti chimici che avviano il processo di polimerizzazione. Durante la reazione i monomeri, che normalmente sono stabili da soli, si legano tra loro. Le molecole di monomero si uniscono in catene ripetitive, formando polimeri, e continuano fino a quando il contenitore non esaurisce gli iniziatori chimici o i monomeri disponibili. Il polimero risultante acquisisce proprietà, come resistenza ed elasticità, che mancano al monomero originale.
Alcune reazioni di polimerizzazione sono esotermiche, nel senso che emettono calore. Idealmente, il calore totale prodotto è piccolo e si dissipa in modo innocuo nel contenitore di reazione. Tuttavia, se è coinvolta una grande quantità di monomero e se la reazione è fortemente esotermica, i monomeri potrebbero combinarsi troppo rapidamente. Di conseguenza, nel recipiente di reazione si accumulano calore e pressione eccessivi, che possono fondere l'apparecchiatura o provocare un'esplosione.
Gli ingegneri chimici utilizzano una varietà di metodi per prevenire la polimerizzazione incontrollata. L'apparecchiatura può incorporare dispositivi di agitazione che aiutano a frantumare le aree in cui la velocità di reazione è troppo elevata e a dissipare il calore attraverso la miscela. Un chimico può aggiungere composti, chiamati inibitori, per rallentare deliberatamente la reazione, mantenendo la velocità al di sotto del punto in cui si allontana. Aggiungono anche dispositivi di emergenza che si aprono automaticamente se la pressione di reazione supera un valore di sicurezza. Questi componenti impediscono l'esplosione violenta del recipiente di reazione.
