Prof. Willame Bezerra POLÍMEROS

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1 PLÍMERS Polímeros são macromoléculas formadas a partir de moléculas meores - os moômeros. processo de trasformação desses moômeros, formado o polímero, é chamado polimerização. Na fabricação de um polímero, a substâcia iicial costitui o moômero, e sua repetição 2, 3,..., vezes dá origem ao dímero, trímero,..., polímero. Teoricamete a reação de polimerização pode prosseguir ifiitamete, dado origem a uma molécula de massa molecular ifiita. omopolímero é o polímero formado por um úico moômero e opolímero é formado por mais de um moômero. s polímeros possuem muitas utilidades e propriedades e características importates para a produção de ovos materiais, por isso ele ecotra-se muito presete em osso dia a dia, pricipalmete a forma de plásticos. Na atureza existem algus polímeros: celulose, proteías, látex. s químicos também criaram polímeros sitéticos, "copiado" os polímeros aturais. 1

2 PLÍMERS SINTÉTIS s polímeros sitéticos podem ser classificados basicamete em três grupos: de adição, de codesação e de rearrajo. PLÍMERS DE ADIÇÃ As substâcias utilizadas a produção desses polímeros apresetam obrigatoriamete pelo meos uma dupla ligação etre carboos. Durate a polimerização, ocorre a ruptura da ligação e a formação de duas ovas ligações simples, como mostra o esquema: 2

3 quadro a seguir apreseta algus moômeros e os respectivos polímeros e objetos obtidos a partir deles: Moômeros P, T catalisador polímero bjetos etileo polietileo Recipietes para líquidos e capas para fios elétricos. 3 propileo 3 polipropileo Tubos de caetas esferográficas. estireo poliestireo Recipietes de isopor. l cloreto de viila l policloreto de viila (PV) aos para água e discos. 3

4 F F F F tetrafluoretileo N ciaeto de viila acriloitrila acetato de viila eritreo l cloropreo 3 F F Politetrafluoretileo (PTFE) teflo F F N policiaeto de viila (poliacriloitrila) 3 poliacetato de viila (PVA) polieritreo borracha sitética l policloropreo borracha sitética Películas atiaderetes para paelas e fita vedate. Roupas e matas para o ivero. olas, titas, esmaltes e chicletes. Magueiras de bombas de combustível, correias e artigos de vedação. 4

5 Existem outros tipos de borrachas sitéticas formadas pela adição de dois tipos diferetes de moômeros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros. A mais importate dessas borrachas é formada pela copolimerização do eritreo com o estireo, que é cohecida pelas siglas GRS (govermet rubber styree) ou SBR (styree butadiee rubber), cuja pricipal aplicação é a fabricação de peus. + eritreo estireo GRS ou SBR As titas do tipo látex são misturas parcialmete polimerizadas de estireos e dieos em água. Essa mistura também cotém agetes emulsificates, com sabão, que matêm as partículas dos moômeros dispersas a água. Após a aplicação desse tipo de tita, a água evapora, permitido a copolimerização e a formação de uma película que reveste a superfície. 5

6 PLÍMERS DE NDENSAÇÃ Esses polímeros são formados, geralmete, pela reação etre dois moômeros diferetes, com a elimiação de moléculas pequeas por exemplo, água. Nesse tipo de polimerização, os moômeros ão precisam apresetar duplas ligações etre carboos, mas é ecessária a existêcia de dois tipos de grupos fucioais diferetes. Veja, a seguir, algus polímeros de codesação e suas aplicações. 6

7 Poliéster Um dos tipos de poliéster mais comus é o draco, obtido pela reação etre ácido tereftálico e o etileo-glicol (etaodiol): 2 2 etileoglicol ácido tereftálico ou etaodiol A reação pode ser represetada pela equação: Esse polímero é cohecido por polietileo tereftalato (PET) e costuma ser comercializado com os omes de draco e terilee. Empregado a fabricação de tecidos, cordas, filmes fotográficos, fitas de áudio e vídeo, guarda-chuvas, embalages e garrafas plásticas, gabietes de foro etc. Quado misturado ao algodão, esse polímero forma um tecido muito cohecido, deomiado tergal. 7

8 Poliamidas Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diamias com ácidos dicarboxílicos. s ylos são plásticos duros e têm grade resistêcia mecâica. São moldados em forma de egreages e outras peças de máquias, em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, lihas de pesca etc. mais comum é o ylo-66, resultate da reação etre a hexametileodiamia (1,6-diamio-hexao) com o ácido adípico (ácido hexaodióico). ( 2 ) 4 2 N ( 2 ) 6 N 2 ( 2 ) ( 2 ) 4 ( 2 ) 4 + (-1) 2 N ( 2 ) 6 N Na bioquímica, a ligação amídica é deomiada ligação peptídica, pois é ecotrada as proteías. Seu grupo fucioal pode ser represetado por: N 8

9 Polifeol É obtido pela codesação do feol com o formaldeído (metaal). No primeiro estágio da reação, forma-se um polímero predomiatemete liear, de massa molecular relativamete baixa, cohecido como ovolae. Ele é usado a fabricação de titas, verizes e colas para madeira. A reação, o etato, pode prosseguir, dado origem à baquelite, que é um polímero tridimesioal. A baquelite é o mais atigo polímero de uso idustrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados, tais como cabos de paelas, tomadas, plugues etc

10 Policarboatos Apresetam alta resistêcia ao impacto, são trasparetes e têm baixo custo, pois seus moômeros são baratos. Geralmete, são comercializados com os omes de Lexa, Makrolo ou Duralo e podem ser usados para substituir o vidro em jaelas de prédios, residêcias e carros e a fabricação de placas trasparetes a choques. Sua obteção é represetada pela seguite reação: difeilpropao fosgêio 3 l l grupo característico 10

11 Silicoes Uma das variedades de silicoe é obtida pela codesação do dimetilsiloxaa, e sua polimerização pode ser represetada pela seguite equação: 3 3 Si 3 Si 3 3 Si 3 grupo característico 11

12 PLIMERS DE REARRANJ Esse tipo de polímero requer um ou mais moômeros sofram rearrajo em suas estruturas à medida que ocorrer a polimerização. polímero de rearrajo mais comum é o poliuretaa. N N 2 2 diisociaato de parafeileo etileoglicol N N 2 2 Sua estrutura pode ser represetada por: N N 2 2 As poliuretaas podem ser rígidas, flexíveis ou aida, ter a forma de espumas, depededo das codições em que ocorre a reação. Na produção de espuma, por exemplo, a um dos reagetes é misturado o gás freo, que durate a reação tede a se despreder, provocado a expasão do polímero. N N 12

13 PRPRIEDADES E ARATERÍSTIAS DS PLÍMERS Depededo do seu comportameto ao serem aquecidos, os polímeros podem ser classificados em termoplásticos e termofixos. Termoplásticos Polímeros de cadeias lieares que, quado aquecidos amolecem, permitido a sua moldagem e quado resfriados edurecem. Isso ocorre porque as ligações itermoleculares são fracas e podem ser rompidas como aquecimeto. ALR Termofixos Não apresetam ligações cruzadas. Quado aquecidos, podem ser moldados com formatos diferetes. Polímeros com uma grade cadeia cruzada. Durate o aquecimeto, ão amolecem e com aquecimeto mais iteso se decompõem. ALR Estrutura com várias ligações cruzadas. As ligações covaletes, resposáveis pelas ligações cruzadas, ão são quebradas facilmete. 13

14 bservado os símbolos das embalages ou dos objetos produzidos de polímeros, podemos idetificar o polímero que o costitui. Além disso, dessa maeira pode-se saber se ele é reciclável. Veja, a seguir os símbolos iteracioais utilizados a reciclagem. 14

15 PLÍMERS NATURAIS s polímeros aturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogêio; e as proteías. A borracha atural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos e as proteías são polímeros de codesação, obtidos, respectivamete, a partir de moossacarídeos e amioácidos. BRRAA A borracha atural é obtida da árvore evea brasiliesis (serigueira), por icisão feita em seu caule, obtedo-se um líquido braco de aspecto leitoso, cohecido atualmete por látex. moômero da borracha atural é o 2-metil buta-1,3-dieo (isopreo): ou A reação de polimerização ocorre aida a serigueira com o auxílio de uma ezima. 3 isopreo cat. 3 polisopreo borracha atural 15

16 Vulcaização látex obtido da serigueira é precipitado, dado origem a uma massa viscosa que é a borracha atural. A utilização desse tipo de borracha é limitada, pois ela se tora quebradiça em dias frios e extremamete gosmeta em dias quetes. Essa massa viscosa, quado aquecida com exofre, produz a borracha vulcaizada um material bastate elástico, que ão sofre alteração sigificativa com pequeas variações de temperatura e é bastate resistete ao atrito. A estrutura a seguir correspode a um fragmeto da cadeia da borracha vulcaizada, utilizada a fabricação de peus: 16

17 PLISSAARÍDES A celulose, o amido e o glicogêio são deomiados polissacarídeos, uma vez que são obtidos pela polimerização dos moossacarídeos, cuja fórmula molecular é Esquematicamete, sua formação é a seguite: dissacarídeo mais importate é a sacarose, cohecida também por açúcar de caa ou açúcar comum. 17

18 A uião de várias moléculas de moossacarídeos dá origem aos polissacarídeos, como o amido, o glicogêio e a celulose: amido é a mais importate fote de carboidratos para o osso orgaismo. Está presete a forma de grãos das semetes e de raízes de umerosas platas, como: batata, trigo, arroz, milho, madioca, ceteio e cevada. polissacarídeo mais abudate a atureza é a celulose, que o ser humao é icapaz de digerir, ao cotrário dos bovios e outros rumiates, que possuem o trato digestivo bactérias produtoras de ezimas (celulase) capazes de metabolizá-la. Já os cupis apresetam, o sistema digestório, um protozoário (tricoipha) produtor de ezimas que também metaboliza a celulose. 18

19 PRTEÍNAS U PLIPEPTÍDES As proteías são polímeros formados a partir da codesação de -amioácidos e estão presetes em todas as células vivas. Algumas proteías fazem parte da estrutura dos orgaismos, como fibras musculares, cabelo e pele; outras fucioam como catalisadores as reações que ocorrem os orgaismos e, esse caso, são deomiadas ezimas. á, aida, as proteías que atuam como reguladores do metabolismo os hormôios e as que fazem parte do sistema imuológico. s -amioácidos podem ser represetados geericamete por: em que R são agrupametos que irão origiar diferetes amioácidos. A iteração resposável pela formação de proteías ocorre etre o grupo ácido -, presete em uma molécula de amioácido, e o grupo básico -N 2, presete em outra molécula, com a elimiação de uma molécula de água, origiado uma ligação amídica ou peptídica: 19

20 Um exemplo pode ser o da iteração etre a glicia e a alaia, a qual origia um dipeptídeo: A uião de () -amioácidos origia uma proteía ou um polipeptídeo. Sua represetação pode ser dada por: ada proteía apreseta uma seqüêcia característica de - amioácidos ( - aa), deomiada estrutura primária, que idica quais são os - aa presetes e qual é a seqüêcia em que estão uidos, origiado uma cadeia pricipal, em que os grupos R costituem cadeias laterais. 20