Les polymères naturels ont été parmi les premiers matériaux utilisés par l'homme : bois et fibres végétales, cuir, tendons d'animaux, laine, etc...

La notion de macromolécule n'est apparue que tardivement dans l'histoire de la chimie. Bien que présagée par Wilhelm Eduard Weber ou encore Henri Braconnot au début du XIXe siècle, de nombreux chercheurs ne voient là que des agrégats ou micelles. Il faut attendre les années 1920-1930 pour que l'idée de macromolécule soit acceptée, notamment grâce aux travaux d'Hermann Staudinger.

Parmi les polymères naturels les plus utilisés ont peu citer le caoutchouc, la cellulose & l'acide polylactique (un peu moins que les autres mais plus simple).

Le caoutchouc

Le caoutchouc naturel (latex) est la sève de l'hévéa. Il est également présent dans d'autres arbres et végétaux. C'est un polyisoprène (ou polyterpène) qui est constitué de 1000 à 5000 motifs nommés isoprène. Il est extrait de l'arbre par incisions dans le tronc. Il possède de fabuleuses propriétés élastiques. Il est utilisé dans les ciments et les adhésifs. Il durcit avec le froid et se ramollit à la chaleur. Pour palier ce dernier point, on vulcanise le caoutchouc naturel pour le rendre plus résistant à la chaleur et pouvoir l'utiliser comme constituant des pneus par exemple. La vulcanisation découverte par Goodyear en 1839, consiste à créer des liaisons interchaînes par l'insertion d'atomes de soufre. Ces réticulations se font soit par combustion du caoutchouc en présence de soufre à des températures de 135-160°C ou en le traitant à froid par une solution de S₂Cl₂. La vulcanisation rend le caoutchouc plus résistant à la chaleur, moins élastique, de durée de vie plus courte, et une fois moulé, il ne peut plus être modifié sans une destruction de ses propriétés chimiques.

Modèle moléculaire éclaté de l'isoprène



Modèle moléculaire éclaté du caoutchouc naturel

Le coton

Le coton est l’un des végétaux le plus riche en cellulose, avec une teneur de l’ordre de 90%. La cellulose, qui est le principal constituant des végétaux, est un polymère naturel dont l’indice de polymérisation peut atteindre 10⁵. L’association de centaines de ses molécules linéaires forme une micro-fibrille dont la cohésion est assurée par des interactions intermoléculaires. Ce sont ces micro-fibrilles qui, accolées les unes aux autres, constituent la fibre de cellulose (cf. figure ci-dessous).

 

L'ADN

L'acide désoxyribonucléique (ADN) est une molécule, présente dans toutes les cellules vivantes, qui renferme l'ensemble des informations nécessaires au développement et au fonctionnement d'un organisme. C'est aussi le support de l'hérédité car il est transmis lors de la reproduction, de manière intégrale ou non. Il porte donc l'information génétique (génotype) et constitue le génome des êtres vivants.

L'ADN est composé de séquences de nucléotides ; on parle de polymère de nucléotides ou encore de polynucléotide. Chaque nucléotide est constitué de trois éléments liés entre eux : un groupe phosphate lié à un ose, le désoxyribose, lui-même lié à une base azotée.

Modèle moléculaire éclaté de la cytosine



Modèle moléculaire éclaté de la guanine



Modèle moléculaire éclaté de l'adénine



Modèle moléculaire éclaté de la thymine



Modèle moléculaire compact de l'ADN