n - Clube de Química

Prof. Willame Bezerra
POLÍMEROS
 Polímeros são macromoléculas formadas a partir de moléculas menores - os
monômeros.
 O processo de transformação desses monômeros, formando o polímero, é chamado
polimerização.
 Na fabricação de um polímero, a substância inicial constitui o monômero, e sua
repetição 2, 3, ..., n vezes dá origem ao dímero, trímero, ..., polímero. Teoricamente
a reação de polimerização pode prosseguir infinitamente, dando origem a uma
molécula de massa molecular infinita.
 Homopolímero é o polímero formado por um único monômero e Copolímero é
formado por mais de um monômero.
 Os polímeros possuem muitas utilidades e propriedades e características importantes
para a produção de novos materiais, por isso ele encontra-se muito presente em
nosso dia a dia, principalmente na forma de plásticos.
 Na natureza existem alguns polímeros: celulose, proteínas, látex. Os químicos
também criaram polímeros sintéticos, "copiando" os polímeros naturais.
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POLÍMEROS SINTÉTICOS
Os polímeros sintéticos podem ser classificados basicamente em três grupos: de
adição, de condensação e de rearranjo.
POLÍMEROS DE ADIÇÃO
As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam obrigatoriamente
pelo menos uma dupla ligação entre carbonos. Durante a polimerização, ocorre a ruptura
da ligação  e a formação de duas novas ligações simples, como mostra o esquema:
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O quadro a seguir apresenta alguns monômeros e os respectivos polímeros e objetos
obtidos a partir deles:
Monômeros
H
n
H
H
C C
H
etileno
P, T
catalisador
polímero
H
H
C
C
H
H
Objetos
n
polietileno
Recipientes para líquidos e capas para fios elétricos.
H
n
H
H
C C
CH3
propileno
n
H
H
C C
H
H
C
C
H
CH3
n
polipropileno
H
H
H
C
C
Tubos de canetas esferográficas.
H
estireno
n
poliestireno
n
H
H
C C
H
Cl
cloreto de vinila
H
H
C
C
H
Cl
Recipientes de isopor.
n
policloreto de vinila (PVC)
Canos para água e discos.
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n
F
F
C C
F
F
tetrafluoretileno
n
H
H
C C
H
H
C C
F
C
C
F
F
n
Politetrafluoretileno (PTFE) teflon
H
H
H
CN
C
C
H
CN
cianeto de vinila
acrilonitrila
n
F
n
policianeto de vinila (poliacrilonitrila)
H
H
H
C
C
O C CH3
H
O
n
CH3
poliacetato de vinila (PVA)
H
H
C C
H
H
C C
H
n
H
H
C C
H
H
H
C
C
H
H
eritreno
Cl
C C
cloropreno
Roupas e mantas para o inverno.
C O
O
acetato de vinila
n
Películas antiaderentes para panelas e fita vedante.
C C
H
Colas, tintas, esmaltes e chicletes.
H
H
n
polieritreno
borracha sintética
H
H
C
C
H
H
H
Cl
C C
Mangueiras de bombas de combustível, correias e
artigos de vedação.
H
H
n
policloropreno
borracha sintética
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Existem outros tipos de borrachas sintéticas formadas pela adição de dois tipos
diferentes de monômeros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros.
A mais importante dessas borrachas é formada pela copolimerização do eritreno com
o estireno, que é conhecida pelas siglas GRS (government rubber styrene) ou SBR
(styrene butadiene rubber), cuja principal aplicação é a fabricação de pneus.
H H
H
n H
C C
H
H
C C
eritreno
H
H
+ n H
C C
H
H
estireno
C C
H
H
H H H
C C C C
H H
GRS ou SBR
n
As tintas do tipo látex são misturas parcialmente polimerizadas de estirenos e dienos
em água. Essa mistura também contém agentes emulsificantes, com sabão, que mantêm
as partículas dos monômeros dispersas na água. Após a aplicação desse tipo de tinta, a
água evapora, permitindo a copolimerização e a formação de uma película que reveste a
superfície.
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POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
Esses polímeros são formados, geralmente, pela reação entre dois monômeros
diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas — por exemplo, água. Nesse tipo de
polimerização, os monômeros não precisam apresentar duplas ligações entre carbonos,
mas é necessária a existência de dois tipos de grupos funcionais diferentes.
Veja, a seguir, alguns polímeros de condensação e suas aplicações.
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Poliéster
Um dos tipos de poliéster mais comuns é o dracon, obtido pela reação entre ácido
tereftálico e o etileno-glicol (etanodiol):
O
O
C
C
HO
HO CH2 CH2 OH
OH
etilenoglicol
ou etanodiol
ácido tereftálico
A reação pode ser representada pela equação:
O
O
C
O
C
HO
OH HO
O
C
CH2 CH2 OH HO
O
C
O
CH2 CH2 OH
H2O
O
O
C
O CH2 CH2
OH HO
H2O
H2O
C
O
C
C
O CH2 CH2 O
Esse polímero é conhecido por polietileno tereftalato (PET) e costuma ser comercializado
com os nomes de dracon e terilene. Empregado na fabricação de tecidos, cordas, filmes
fotográficos, fitas de áudio e vídeo, guarda-chuvas, embalagens e garrafas plásticas,
gabinetes de forno etc.
Quando misturado ao algodão, esse polímero forma um tecido muito conhecido,
denominado tergal.
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Poliamidas
Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos.
Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. São moldados em
forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de fios e também se
prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca etc. O mais comum é o
nylon-66, resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com
o ácido adípico (ácido hexanodióico).
O
O
C
O
(CH2)4 C
HO
C
OH
H2N
(CH2)6 NH2
O
(CH2)4 C
HO
OH
H2O
H2O
O
O
C
O
(CH2)4 C
O
C
N (CH2)6
N
H
H
(CH2)4 C
+ (n-1) H2O
n
Na bioquímica, a ligação amídica é denominada ligação peptídica, pois é encontrada
nas proteínas. Seu grupo funcional pode ser representado por:
O
C
N
H
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Polifenol
É obtido pela condensação do fenol com o formaldeído (metanal). No primeiro estágio da
reação, forma-se um polímero predominantemente linear, de massa molecular
relativamente baixa, conhecido como novolae. Ele é usado na fabricação de tintas,
vernizes e colas para madeira. A reação, no entanto, pode prosseguir, dando origem à
baquelite, que é um polímero tridimensional. A baquelite é o mais antigo polímero de uso
industrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados, tais como
cabos de panelas, tomadas, plugues etc.
OH
H
OH
H
H
H
O
C
H
H
H 2O
OH
OH
CH2
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Policarbonatos
Apresentam alta resistência ao impacto, são transparentes e têm baixo custo, pois
seus monômeros são baratos.
Geralmente, são comercializados com os nomes de Lexan, Makrolon ou Duralon e
podem ser usados para substituir o vidro em janelas de prédios, residências e carros e na
fabricação de placas transparentes a choques.
Sua obtenção é representada pela seguinte reação:
HO
difenilpropano
fosgênio
CH3
O
C
OH
Cl C
CH3
Cl
HO
C
OH
CH3
CH3
O
O C O
n
grupo característico
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Silicones
Uma das variedades de silicone é obtida pela condensação do dimetilsiloxana, e sua
polimerização pode ser representada pela seguinte equação:
HO
CH3
CH3
Si
Si
OH
CH3
HO
H3C
OH
CH3
Si
O
O
CH3
n
grupo característico
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POLIMEROS DE REARRANJO
Esse tipo de polímero requer um ou mais monômeros sofram rearranjo em suas
estruturas à medida que ocorrer a polimerização. O polímero de rearranjo mais comum é
o poliuretana.
O
C
N
N
C
HO CH2 CH2 OH
O
etilenoglicol
diisocianato de parafenileno
O
C
N
N C O CH2 CH2
OH
H O
Sua estrutura pode ser representada por:
O
O
O C
N
N C O CH2 CH2
H
H
O
O
O C N
N C O
H
H
n
As poliuretanas podem ser rígidas, flexíveis ou ainda, ter a forma de espumas,
dependendo das condições em que ocorre a reação. Na produção de espuma, por
exemplo, a um dos reagentes é misturado o gás freon, que durante a reação tende a se
desprender, provocando a expansão do polímero.
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PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DOS POLÍMEROS
Dependendo do seu comportamento ao serem aquecidos, os polímeros podem ser
classificados em termoplásticos e termofixos.
Termoplásticos
Polímeros de cadeias lineares que, quando aquecidos “amolecem”, permitindo a sua
moldagem e quando resfriados endurecem. Isso ocorre porque as ligações
intermoleculares são fracas e podem ser rompidas como aquecimento.
CALOR
Quando aquecidos, podem ser
moldados com formatos diferentes.
Não apresentam ligações cruzadas.
Termofixos
Polímeros com uma grande cadeia cruzada. Durante o aquecimento, não “amolecem”
e com aquecimento mais intenso se decompõem.
CALOR
Estrutura com várias
ligações cruzadas.
As ligações covalentes, responsáveis
pelas ligações cruzadas, não
são quebradas facilmente.
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Observando os símbolos das embalagens ou dos objetos produzidos de polímeros,
podemos identificar o polímero que o constitui. Além disso, dessa maneira pode-se saber
se ele é reciclável.
Veja, a seguir os símbolos internacionais utilizados na reciclagem.
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POLÍMEROS NATURAIS
Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e
glicogênio; e as proteínas.
A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos e as
proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir de
monossacarídeos e aminoácidos.
BORRACHA
A borracha natural é obtida da árvore Hevea brasiliensis (seringueira), por incisão
feita em seu caule, obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso, conhecido
atualmente por látex.
O monômero da borracha natural é o 2-metil buta-1,3-dieno (isopreno):
CH3
H2C
H
C C CH2 ou H
H
C C
H
CH3
C
H
C
H
A reação de polimerização ocorre ainda na seringueira com o auxílio de uma enzima.
n
H
H
C C
H
CH3
C C
H
H
cat.
H
H
C
C
H
H 3C
isopreno
C C
H
H
n
polisopreno
borracha natural
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Vulcanização
O látex obtido da seringueira é precipitado, dando origem a uma massa viscosa que é
a borracha natural. A utilização desse tipo de borracha é limitada, pois ela se torna
quebradiça em dias frios e extremamente gosmenta em dias quentes.
Essa massa viscosa, quando aquecida com enxofre, produz a borracha vulcanizada
— um material bastante elástico, que não sofre alteração significativa com pequenas
variações de temperatura e é bastante resistente ao atrito.
A estrutura a seguir corresponde a um fragmento da cadeia da borracha vulcanizada,
utilizada na fabricação de pneus:
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POLISSACARÍDEOS
A celulose, o amido e o glicogênio são denominados polissacarídeos, uma vez que são
obtidos pela polimerização dos monossacarídeos, cuja fórmula molecular é C6H12O6.
Esquematicamente, sua formação é a seguinte:
O dissacarídeo mais importante é a sacarose, conhecida também por açúcar de cana
ou açúcar comum.
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A união de várias moléculas de monossacarídeos dá origem aos polissacarídeos, como o
amido, o glicogênio e a celulose:
O amido é a mais importante fonte de carboidratos para o nosso organismo. Está
presente na forma de grãos das sementes e de raízes de numerosas plantas, como:
batata, trigo, arroz, milho, mandioca, centeio e cevada.
O polissacarídeo mais abundante na natureza é a celulose, que o ser humano é
incapaz de digerir, ao contrário dos bovinos e outros ruminantes, que possuem no trato
digestivo bactérias produtoras de enzimas (celulase) capazes de metabolizá-la. Já os
cupins apresentam, no sistema digestório, um protozoário (triconinpha) produtor de
enzimas que também metaboliza a celulose.
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PROTEÍNAS OU POLIPEPTÍDEOS
As proteínas são polímeros formados a partir da condensação de -aminoácidos e
estão presentes em todas as células vivas. Algumas proteínas fazem parte da estrutura
dos organismos, como fibras musculares, cabelo e pele; outras funcionam como
catalisadores nas reações que ocorrem nos organismos e, nesse caso, são denominadas
enzimas. Há, ainda, as proteínas que atuam como reguladores do metabolismo — os
hormônios — e as que fazem parte do sistema imunológico.
Os -aminoácidos podem ser representados genericamente por:
em que R são agrupamentos que irão originar diferentes aminoácidos.
A interação responsável pela formação de proteínas ocorre entre o grupo ácido -COOH,
presente em uma molécula de aminoácido, e o grupo básico -NH2, presente em outra
molécula, com a eliminação de uma molécula de água, originando uma ligação amídica ou
peptídica:
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Um exemplo pode ser o da interação entre a glicina e a alanina, a qual origina um
dipeptídeo:
A união de (n) -aminoácidos
representação pode ser dada por:
origina
uma
proteína
ou
um
polipeptídeo.
Sua
Cada proteína apresenta uma seqüência característica de  - aminoácidos ( - aa),
denominada estrutura primária, que indica quais são os  - aa presentes e qual é a
seqüência em que estão unidos, originando uma cadeia principal, em que os grupos R
constituem cadeias laterais.
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