Creazione della Bakelite — la prima plastica completamente sintetica che ha inaugurato l'era dei polimeri

La celluloide, la prima plastica (1869), era prodotta da cellulosa naturale modificata — un materiale semi-sintetico. Il salto successivo arrivò nel 1907, quando Leo Baekeland, chimico di origine belga che lavorava a Yonkers, New York, creò la prima plastica interamente sintetica: un materiale le cui catene polimeriche erano costruite da zero a partire da semplici materie prime chimiche, senza alcun polimero naturale come punto di partenza.

Baekeland fece reagire fenolo (C₆H₅OH) con formaldeide (HCHO) sotto calore e pressione in un autoclave riscaldato a vapore che chiamò 'Bakelizer'. La reazione è una polimerizzazione per condensazione: ogni molecola di fenolo ha tre posizioni reattive sul proprio anello aromatico (orto e para rispetto al gruppo idrossile) dove la formaldeide può formare ponti metilenici (-CH₂-) che collegano tra loro gli anelli fenolici adiacenti. A differenza della celluloide, che è un termoplastico (può essere rifusa), la rete fenolo-formaldeide è un termoindurente — una volta completata la reticolazione, il materiale non può essere fuso, sciolto o rimodellato. È permanentemente e irreversibilmente duro.

Le proprietà della Bakelite erano straordinarie: elettricamente isolante, resistente al calore, chimicamente stabile, dimensionalmente stabile e modellabile in forme complesse prima della polimerizzazione. Divenne il materiale dell'era elettrica — ogni telefono, radio, spinterogeno, spina e interruttore dal 1910 al 1950 era realizzato in Bakelite o in una resina fenolica. Fu anche il primo materiale a dimostrare che i chimici potevano progettare nuovi materiali con proprietà non disponibili in natura.

Questa dimostrazione su scala di laboratorio segue la chimica fondamentale di Baekeland: far reagire fenolo con formaldeide usando un catalizzatore acido per produrre una resina fenolo-formaldeide (novolacca), quindi polimerizzarla con calore e un indurente (esametilentetrammina) per ottenere il termoindurente reticolato.

SAFETY WARNING: il fenolo è un grave veleno per la pelle — provoca ustioni bianche indolori che possono essere fatali se viene esposta un'ampia area. La formaldeide è un cancerogeno noto, tossica per inalazione e un forte irritante per gli occhi. Questo esperimento MUST essere eseguito in una cappa aspirante con equipaggiamento di protezione completo. Non maneggiare mai il fenolo a mani nude — attraversa i guanti in nitrile nel tempo, quindi indossare doppi guanti e cambiarli ogni 15 minuti.