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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
Existem três tipos de reação de polimerização: de adição,
condensação ou por rearranjo
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
Polímeros naturais = celulose, proteínas, DNA, amido, teia de aranha, lã,
seda natural etc.
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.
resistentes fisicamente às variações de temperatura. Quando aquecidos
assumem estrutura reticulada , com ligações cruzadas , tornando-se infusíveis.
Ex: Bola de bilhar.
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:
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)
revestimento de fios e objetos diários comuns.
Policloreto de vinila (PVC)
chuva e couro sintético.
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
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
Buna-SEstireno
monômeros diferentes. Durante a polimerização ocorre a liberação de
moléculas pequenas como por exemplo a água.Os principais são:
Náilon 66 (poliamida)
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
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.
4
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.
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
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.
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.
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.
n
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.
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
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
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: