ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
POLÍMEROSCONCEITO
Macromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes; Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias.
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Classificação
Naturais: Madeira, borracha, proteínas; Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila).
celulose
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Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos
ESTRUTURAS POLIMÉRICASMoléculas de
hidrocarbonetos Muito polímeros são orgânicos e formados por moléculas de hidrocarbonetos;
Cada átomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligações atômicas com átomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condição.
metano etano propano
ligações saturadas ligações insaturadas
etileno acetileno
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Peso Molecular O peso molecular final de um polímero depende do crescimento de suas cadeias poliméricas;
O peso molecular médio de um polímero pode ser obtido pelo cálculo do número ou do peso das moléculas.
Uma maneira alternativa para expressar o tamanho médio da cadeia de um polímero é pelo grau de polimerização:
Nº de moléculas
Peso das moléculas
= Peso molecular do mero
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Peso MolecularMn = peso molecular médio pelo número de moléculas;
Mi = peso molecular médio da faixa de tamanhos i;
xi = fração do número total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes.Mp = peso molecular médio pelo peso;
wi = fração em peso das moléculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos.
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Natureza das ligações
Fatores de influência:
Número de ligações entre átomos. Comprimento da ligação.
Intensidade das ligações.
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Número de ligações
Elétrons de valência Responsáveis pelo número de
ligaçõesGrupo da tabela
periódica4A 5A 6A 7A
C N O F
Si P S Cl
Ge Br I
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Comprimento e intensidade das
ligações
Número de ligaçõesInfluência sobre comprimento e
intensidade
Muitas ligações Átomos próximos
Menor comprimento de ligação
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Exemplos
Tipo de ligação
Comprimento da ligação (nm)
Energia de ligação (Kcal/mol)
C-C 0,154 88
C=C 0,130 162
C≡C 0,120 213
C=O 0,120 128
C-Cl 0,180 81
C-N 0,150 73
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Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação cruzada)
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Classificação dos polímeros
Termoplásticos: são polímeros que podem ser repetidamente processados sob aquecimento. Possuem cadeias lineares e ramificadas, com forças de interação relativamente fracas.Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)Termofixos: não podem ser amolecidos
com o aquecimento, mantendo-se
permanentemente rígidos com o aumento
da temperatura. Cadeias com alta
densidade de ligações cruzadas.
Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres.
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Classificação dos polímeros
Elastômeros: São conhecidos como
borrachas, apresentam grande
elasticidade, voltando a forma anterior
após estiramento. São elásticos porque
possuem pequena quantidade de ligações
cruzadas.
Ex: borracha natural, polibutadieno,
silicone.
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Copolímeros São polímeros com pelo menos 2 tipos distintos de meros, que se diferem pelo modo como eles estão arranjados nas cadeias de polímeros.
aleatório
alternado
em bloco
por enxerto
ESTRUTURAS POLIMÉRICASCristalinidade em
Polímeros O arranjo atômico em polímeros é mais complexo do que em metais e cerâmicas; Os polímeros são geralmente parcialmente cristalinos, com regiões cristalinas dispersas em uma matriz amorfa.
Região com alta cristalinidade
Região amorfa
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Quanto mais cristalino, maior a densidade, a resistência mecânica, a resistência à dissolução e ao amolecimento pelo calor.
taxa de resfriamento durante a solidificação: tempo é necessário para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina;
complexidade do mero: quanto mais complexo o mero, menos cristalino o polímero;
configuração da cadeia: polímero lineares cristalizam com facilidade, ramificações inibem a cristalização, polímeros em rede são quase totalmente amorfos e são possíveis vários graus de cristalinidade para polímeros com ligações cruzadas.
copolimerização: se os meros se arranjam mais regularmente, são mais fáceis de cristalizar. Ex: Copolímeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatórios ou por enxerto.
O grau de cristalinidade é definido por:
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O grau de cristalinidade
ρc : Densidade de um polímero cristalino perfeito;
ρa : Densidade de um polímero completamente amorfo;
ρe : Densidade do polímero que está sendo analisado.
Polímeros cristalinos são mais densos, então o grau de cristalização pode ser obtido do cálculo de sua densidade: