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1 Polímeros Introdução Nossos descendentes, no futuro, talvez se refiram à nossa época como sendo a era dos plásticos. Embora o primeiro polímero sintético só tenha sido obtido em 1907, hoje os plásticos já estão onipresentes em nosso cotidiano. Se voltássemos no tempo cerca de 60 anos isso ficaria bem evidente. Nessa época as mercadorias eram embrulhadas em sacos de papel ou jornal, os calçados eram feitos de couro, as roupas basicamente de algodão e o leite era vendido em garrafas de vidro. Todos os móveis eram construídos com madeira, os veículos eram extremamente pesados pois eram fabricados com grande quantidade de metais e as colas eram feitas com farinha. Resumindo, sem os plásticos (polímeros) nossa vida atual cheia de conforto e facilidades não existiria. Já imaginou a nossa atual sociedade sem os preservativos? Você na verdade, ficaria praticamente nu sem os polímeros. Conceitos Polímeros são macromoléculas que possuem unidades químicas ligadas por covalência, repetidas regularmente ao longo da cadeia. A palavra polímero deriva do Grego: poli, “muitos”; meros “partes”. A reação de formação de um polímero é denominada de reação de polimerização. Nesse tipo de reação um certo número de moléculas (chamadas monômeros) se unem formando uma molécula maior (chamada polímero). A massa molecular de um polímero está entre 10 4 e 10 6 u. Os polímeros de baixo peso molecular são denominados de oligômeros. Propriedades dos polímeros Atualmente é impossível atravessarmos um único dia de nossas vidas sem utilizarmos vários polímeros. Mas por que os polímeros conseguiram se difundir tão facilmente em nossa sociedade?Os polímeros apresentam elevada resistência química e mecânica, suportando melhor o desgaste e a ruptura. Dispõem de elevada resistência elétrica e baixa densidade e alguns podem resistir a altíssimas temperaturas. Resumindo os polímeros são extremamente versáteis.Todas essas características , aliadas ao fato de poderem ser obtidos em baixa temperatura geralmente com baixo custo de produção(baratos), permitem a sua produção em grande escala. Alguns polímeros possuem altíssima resistência e são usados para produzir coletes à prova de balas, chassis de carros de corrida e peças de avião. Classificação 1)Quanto à reação de preparação Existem três tipos de reação de polimerização: de adição, condensação ou por rearranjo Polímeros de adição = São formados por sucessivas adições de monômeros. Os monômeros obrigatoriamente devem possuir pelo menos uma insaturação entre carbonos e todos os átomos do monômero são incluídos a cadeia do polímero. Polímeros de condensação = São formados, geralmente, pela reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas como, por exemplo, a de água. Nesse tipo de polimerização não é necessário a presença de insaturações entre carbonos. Polímero de rearranjo = Nesse tipo de polimerização os monômeros sofrem um rearranjo em suas estruturas durante a polimerização. O processo consiste em uma adição com transferência de pelo menos um átomo de um monômero para o outro monômero. 2)Quanto à ocorrência Existem polímeros naturais e artificiais (sintéticos). Polímeros naturais = celulose, proteínas, DNA, amido, teia de aranha, lã, seda natural etc. Polímeros sintéticos = são aqueles obtidos artificialmente. 3)Quanto à estrutura Termoplásticos => são polímeros filiformes com estrutura linear ou ramificada, moldáveis com a variação de temperatura. Fundem por aquecimento e solidificam por resfriamento, em um processo reversível. Ex: garrafa de refrigerante. Termofixos => são polímeros tridimensionais (reticulados), sendo resistentes fisicamente às variações de temperatura. Quando aquecidos assumem estrutura reticulada , com ligações cruzadas , tornando-se infusíveis. Ex: Bola de bilhar. 4)Quanto à disposição dos monômeros Homopolímeros => são formados pela repetição de somente um monômero. Copolímeros => são produzidos com dois ou mais monômeros, cujas unidades podem ser distribuídas randomicamente, em uma maneira alternada ou em bloco.A seguir temos o esquema geral dos tipos de copolímeros: Polímeros de adição Geralmente a polimerização de adição é iniciada pela adição de pequenas quantidades de compostos que produzem radicais livres. O radical reage com o monômero dando início a polimerização. Os principais polímeros de adição são: Polietileno (PE) Utilizado na fabricação de sacos plásticos, garrafas, brinquedos, revestimento de fios e objetos diários comuns. Policloreto de vinila (PVC)

Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

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Page 1: Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

1

Polímeros

Introdução

Nossos descendentes, no futuro, talvez se refiram à nossa época como sendo a era dos plásticos. Embora o primeiro polímero sintético só tenha sido

obtido em 1907, hoje os plásticos já estão onipresentes em nosso cotidiano.

Se voltássemos no tempo cerca de 60 anos isso ficaria bem evidente. Nessa época as mercadorias eram embrulhadas em sacos de papel ou jornal, os

calçados eram feitos de couro, as roupas basicamente de algodão e o leite era

vendido em garrafas de vidro. Todos os móveis eram construídos com madeira, os veículos eram extremamente pesados pois eram fabricados com

grande quantidade de metais e as colas eram feitas com farinha. Resumindo,

sem os plásticos (polímeros) nossa vida atual cheia de conforto e facilidades não existiria. Já imaginou a nossa atual sociedade sem os preservativos? Você

na verdade, ficaria praticamente nu sem os polímeros.

Conceitos

Polímeros são macromoléculas que possuem unidades químicas

ligadas por covalência, repetidas regularmente ao longo da cadeia. A palavra

polímero deriva do Grego: poli, “muitos”; meros “partes”. A reação de

formação de um polímero é denominada de reação de polimerização. Nesse tipo de reação um certo número de moléculas (chamadas monômeros) se

unem formando uma molécula maior (chamada polímero).

A massa molecular de um polímero está entre 104 e 106u.

Os polímeros de baixo peso molecular são denominados de oligômeros.

Propriedades dos polímeros

Atualmente é impossível atravessarmos um único dia de nossas vidas sem utilizarmos vários polímeros. Mas por que os polímeros conseguiram se

difundir tão facilmente em nossa sociedade?Os polímeros apresentam

elevada resistência química e mecânica, suportando melhor o desgaste e a ruptura. Dispõem de elevada resistência elétrica e baixa densidade e alguns

podem resistir a altíssimas temperaturas. Resumindo os polímeros são

extremamente versáteis.Todas essas características , aliadas ao fato de poderem ser obtidos em baixa temperatura geralmente com baixo custo de

produção(baratos), permitem a sua produção em grande escala.

Alguns polímeros possuem altíssima resistência e são usados para produzir

coletes à prova de balas, chassis de carros de corrida e peças de avião.

Classificação

1)Quanto à reação de preparação

Existem três tipos de reação de polimerização: de adição,

condensação ou por rearranjo

Polímeros de adição = São formados por sucessivas adições de

monômeros. Os monômeros obrigatoriamente devem possuir pelo menos

uma insaturação entre carbonos e todos os átomos do monômero são incluídos a cadeia do polímero.

Polímeros de condensação = São formados, geralmente, pela reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas

como, por exemplo, a de água. Nesse tipo de polimerização não é

necessário a presença de insaturações entre carbonos.

Polímero de rearranjo = Nesse tipo de polimerização os monômeros

sofrem um rearranjo em suas estruturas durante a polimerização. O

processo consiste em uma adição com transferência de pelo menos um átomo de um monômero para o outro monômero.

2)Quanto à ocorrência

Existem polímeros naturais e artificiais (sintéticos).

Polímeros naturais = celulose, proteínas, DNA, amido, teia de aranha, lã,

seda natural etc.

Polímeros sintéticos = são aqueles obtidos artificialmente.

3)Quanto à estrutura

Termoplásticos => são polímeros filiformes com estrutura linear ou

ramificada, moldáveis com a variação de temperatura. Fundem por aquecimento e solidificam por resfriamento, em um processo reversível.

Ex: garrafa de refrigerante.

Termofixos => são polímeros tridimensionais (reticulados), sendo

resistentes fisicamente às variações de temperatura. Quando aquecidos

assumem estrutura reticulada , com ligações cruzadas , tornando-se infusíveis.

Ex: Bola de bilhar.

4)Quanto à disposição dos monômeros

Homopolímeros => são formados pela repetição de somente um monômero.

Copolímeros => são produzidos com dois ou mais monômeros, cujas unidades podem ser distribuídas randomicamente, em uma maneira

alternada ou em bloco.A seguir temos o esquema geral dos tipos de

copolímeros:

Polímeros de adição

Geralmente a polimerização de adição é iniciada pela adição de

pequenas quantidades de compostos que produzem radicais livres. O radical reage com o monômero dando início a polimerização.

Os principais polímeros de adição são:

Polietileno (PE)

Utilizado na fabricação de sacos plásticos, garrafas, brinquedos,

revestimento de fios e objetos diários comuns.

Policloreto de vinila (PVC)

Page 2: Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

2

Utilizado na fabricação de tubulações, discos, pisos, capas de

chuva e couro sintético.

Teflon

Usado na fabricação de fitas de vedação, revestimentos

antiaderentes de panelas, canos e equipamentos na indústria química. Excepcionalmente inerte não combustível e bastante resistente.

Poliestireno

Usado na fabricação de pratos, copos, xícaras, seringas e outros materiais rígidos transparentes. Quando sofre expansão por gases origina o

isopor.

Poliacetileno

O poliacetileno foi o primeiro polímero condutor de corrente elétrica produzido pelo homem. Foi descoberto acidentalmente no início

dos anos 70 pelo químico Shirakawa, que estava estudando a polimerização

do etino ou acetileno.

Poliacetato de vinila (PVA)

Utilizado na fabricação de tintas, adesivos e goma de mascar. Os

vidros dos carros fragmentam-se sem se soltar devido às lâminas de PVA,

entre as camadas de vidro.

Poliacrilato de sódio(PAS)

O PAS é um polímero polieletrólito superabsorvente obtido a

partir da polimerização do propenoato de sódio ou acrilato de sódio.

Cada 1g de poliacrilato de sódio consegue absorver 140g de água

destilada. A grande capacidade de absorção do PAS é devido ao grande

número de moléculas de água necessárias para solvatar todos os íons do polímero e a grande pressão osmótica da mistura formada.

Polímeros de adição 1,4

As reações de polimerização de adição 1,4 podem ser

representadas pelo seguinte esquema geral:

Borracha natural

A borracha natural é mole apresenta baixa resistência mecânica.

Ela é extraída da seringueira (Hevea brasiliensis). Resulta da polimerização de adição 1,4 do 2-metilbuta-1,3-dieno(isopreno).

Para ser utilizada industrialmente ela deve ser vulcanizada.

Vulcanização

A vulcanização descoberta em 1839 por Charles Goodyear consiste em aquecer a borracha natural na presença de enxofre e

catalisadores. A vulcanização aumenta a estabilidade e a elasticidade da

borracha. Após a vulcanização a borracha é usada na fabricação de camisinhas, chupetas, elásticos, pneus de grande porte, bicos de mamadeira.

Estrutura da borracha vulcanizada

Buna –S

Borracha sintética usada na fabricação de pneus. É conhecida pela sigla GRS ou SBR.

Polímeros de condensação

H2C CH CH CH2

Buta-1,3-dieno

n

n

HC CH2 H2C CH CH CH2 HC CH2

Buna-SEstireno

Pressão/catn+

Page 3: Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

3

Os polímeros de condensação, geralmente são formados por

monômeros diferentes. Durante a polimerização ocorre a liberação de

moléculas pequenas como por exemplo a água.Os principais são:

Náilon 66 (poliamida)

Usado na fabricação de engrenagens, rolamentos, fabricação de

fibras têxteis, artigos esportivos, pára-quedas.

Kevlar (poliamida)

Utilizado para produzir coletes e capacetes à prova de balas,

chassis de carros de corrida e peças de avião.Formado a partir do ácido tereftálico e a p-benzenodiamina.

Poliéster (polietilenotereftalato)

Utilizado na fabricação de tecidos, cordas, fitas de áudio e vídeo, embalagens e garrafas de bebidas. Formado a partir do ácido tereftálico e o

etilenoglicol.

Baquelite

Usado na fabricação de cabos de panela, tomadas, interruptores

de luz, plugues, telefones, peças industriais elétricas. Geralmente possui

estrutura reticulada. Formado a partir de fenol e metanal.

5)Silicones

O silicone mais simples é obtido a partir da polimerização do diidroxidimetilsilano, observe:

A substituição do grupo ─CH3 por outros grupos orgânicos produz diversos tipos de silicones que podem ser oleosos ou elásticos.

Polímero de rearranjo

Na polimerização por rearranjo, os monômeros se unem por uma

condensação (mudança nos grupos funcionais) sem a liberação de moléculas menores, semelhante a uma adição. No entanto, os monômeros sofrem um

rearranjo em suas estruturas durante a polimerização, devido à transferência

de átomos de um monômero para o outro. O polímero de rearranjo mais comum é a poliuretana, cuja reação de obtenção é mostrada a seguir:

A poliuretana pode ser obtida na forma rígida ou pode ser

expandida por gases, dando origem a uma espuma. Na forma rígida, é utilizada na fabricação de pranchas de surfe, peças automotivas, rodas de

skate e patins, e saltos de sapatos. Na forma expandida, é utilizada na

fabricação de espumas de colchões e travesseiros, estofados, bolas de futebol, forração e isolantes térmicos e acústicos.

Exercícios propostos

01 - (ENEM) Os polímeros são materiais amplamente utilizados na sociedade moderna, alguns deles na fabricação de embalagens e filmes

plásticos, por exemplo. Na figura estão relacionadas as estruturas de alguns

monômeros usados na produção de polímeros de adição comuns.

Dentre os homopolímeros formados a partir dos monômeros da figura, aquele que apresenta solubilidade em água é

a)polietileno.

b)poliestireno.

c)polipropileno.

d)poliacrilamida. e)policloreto de vinila.

02 - (ITA SP) Assinale a opção que apresenta a fórmula molecular do polímero que pode conduzir corrente elétrica.

Page 4: Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

4

a)CH2 CH2

n

b)

n

CH CH c)

n

CF2 CF2

d)CHCH3 CH2

n

e)

n

CHOH CH2

03 - (ENEM) Com o objetivo de substituir as sacolas de polietileno,

alguns supermercados têm utilizado um novo tipo de plástico ecológico, que apresenta em sua composição amido de milho e uma resina polimérica

termoplástica, obtida a partir de uma fonte petroquímica.

ERENO, D. Plásticos de vegetais. Pesquisa Fapesp, n. 179, jan. 2011 (adaptado).

Nesses plásticos, a fragmentação da resina polimérica é facilitada porque os carboidratos presentes

a)dissolvem-se na água.

b)absorvem água com facilidade.

c)caramelizam por aquecimento e quebram.

d)são digeridos por organismos decompositores. e)decompõem-se espontaneamente em contato com água e gás carbônico.

04 - (ENEM) O senso comum nos diz que os polímeros orgânicos (plásticos) em geral são isolantes elétricos. Entretanto, os polímeros

condutores são materiais orgânicos que conduzem eletricidade. O que faz

estes polímeros diferentes é a presença das ligações covalentes duplas conjugadas com ligações simples, ao longo de toda a cadeia principal,

incluindo grupos aromáticos. Isso permite que um átomo de carbono

desfaça a ligação dupla com um vizinho e refaça-a com outro. Assim, a carga elétrica desloca-se dentro do material.

FRANCISCO, R. H. P. Polímeros condutores. Revista Eletrônica de

Ciências,

n. 4, fev. 2002. Disponível em: www.cdcc.usp.br. Acesso em: 29 fev.

2012 (adaptado).

De acordo com o texto, qual dos polímeros seguintes seria condutor de

eletricidade?

a)

b)

c)

d)

e)

05 - (ENEM) O Nylon® é um polímero (uma poliamida) obtido pela

reação do ácido adípico com a hexametilenodiamina, como indicado no esquema reacional.

HO OH

O O

H2N NH2

+

4 4

ácido hexanodioico(ácido adípico)

1,6-diamino-hexano(hexametilenodiamina

N

O O

H

N

H

4 4+ n H2O

Nylon 6,6n

Na época da invenção desse composto, foi proposta uma nomenclatura

comercial, baseada no número de átomos de carbono do diácido carboxílico,

seguido do número de carbonos da diamina.De acordo com as informações

do texto, o nome comercial de uma poliamida resultante da reação do ácido butanodioico com o 1,2-diamino-etano é

a)Nylon 4,3. b)Nylon 6,2.

c)Nylon 3,4.

d)Nylon 4,2. eNylon 2,6.

06 - (ENEM) Alguns materiais poliméricos não podem ser utilizados para a produção de certos tipos de artefatos, seja por limitações das

propriedades mecânicas, seja pela facilidade com que sofrem

degradação, gerando subprodutos indesejáveis para aquela aplicação. Torna-se importante, então, a fiscalização, para determinar a natureza

do polímero utilizado na fabricação do artefato. Um dos métodos

possíveis baseia-se na decomposição do polímero para a geração dos

monômeros que lhe deram origem.A decomposição controlada de um

artefato gerou a diamina H2N(CH2)6NH2 e o diácido

HO2C(CH2)4CO2H. Logo, o artefato era feito de

a)poliéster.

b)poliamida. c)polietileno.

d)poliacrilato.

e)polipropileno.

07 - (ENEM) O uso de embalagens plásticas descartáveis vem crescendo

em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é

mostrada tem sido muito utilizado na indústria de refrigerantes e pode ser

reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos

compostos de PET pós-consumo.

HO C

O

C

O

O CH2 CH2 O H

n

Disponível em: www.abipet.org.br.

Acesso em 27 fev. 2012 (adaptado).

Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de

etilenoglicol a partir do PET é a

a)solubilização dos objetos.

b)combustão dos objetos.

c)trituração dos objetos. d)hidrólise dos objetos.

e)fusão dos objetos.

08 - (UESPI/) As fraldas descartáveis contêm um polímero hidrofóbico,

cuja função é a de ajudar a evitar o vazamento de líquido para fora da fralda, e um polieletrólito sintético, que, quando misturado com água, forma

um gel. Qual das opções abaixo traz o componente mais indicado para uso

como polímero hidrofóbico e polieletrólito sintético, respectivamente, de fraldas descartáveis?

a)Polietileno e poliacrilato de sódio. b)Polpa de celulose e poliuretano.

c)Poliestireno e amido. d)Oligopeptídeos e poliisopreno.

e)Polpa de celulose e PVC.

09 - (UEL PR)Na Olimpíada de Pequim, César Cielo venceu a prova dos

100 metros livre, vestindo maiô confeccionado com poliuretano, material

hidrofóbico obtido a partir do diisocianato de parafenileno e do etanodiol, e cuja fórmula química é:

N

H

C

O

O CH2CH2 O C

O

N

H

N

H

C

O

O CH2CH2

Page 5: Polímeros Existem polímeros naturais e artificiais

5

Outros maiôs são confeccionados com 50% de poliuretano e 50% de

neopreno. A fórmula química do neopreno é mostrada a seguir.

C

H

H

C

Cl

C

H

C

H

Hn

Com relação às substâncias citadas no enunciado, é correto afirmar:

a)Na fórmula química do diisocianato de parafenileno, os radicais estão

localizados em carbonos vizinhos. b)O etanodiol é um ácido dicarboxílico.

c)O poliuretano é obtido por um processo denominado polimerização.

d)O neopreno apresenta monômeros diferentes em sua cadeia.

e)No neopreno, o átomo de cloro se liga ao átomo de carbono por ligação

(pi).

GABARITO:

01) Gab: D

02) Gab: B

03) Gab: D

04) Gab: A

05) Gab: D

06) Gab: B

07) Gab: D

08) Gab: A

09) Gab: C