Polímeros. Prof. : Drielle Caroline

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1 Polímeros Prof. : Drielle Caroline Situando-se ao estudo dos polímeros Uma das coisas maravilhosas e intrigantes da natureza é o fato de ela gerar a complexidade a partir da simplicidade ao unir pequenas moléculas produzindo outras, bem maiores, chamadas macromoléculas ou polímeros. As proteínas, os polissacarídios e os ácidos nucleicos são os exemplos mais significativos de polímeros naturais que serão estudados. Em sua contínua busca por entender e imitar a natureza, os químicos conseguiram não apenas elaborar moléculas que se assemelhassem aos polímeros naturais, mas também projetar e produzir muitas outras visando atender a propósitos específicos. Atualmente os polímeros não existem apenas nos seres vivos. Podem ser adquiridos em lojas. Estão presentes ao nosso redor, vestimo-nos com eles, fazemos refeições em sua companhia, dormimos sobre esses materiais, valemo-nos deles para nosso conforto. Os polímeros sintéticos (isto é, artificiais) são substâncias que modificaram o mundo durante o século XX. E continuam a ter desenvolvimento promissor neste século. Porém, são problemáticos do ponto de vista ambiental. O estudo dos polímeros nos possibilita perceber sua presença em nossa vida e seu impacto ambiental, após o que, certamente, você terá uma outra visão dos materiais presentes em inúmeros objetos que nos cercam cotidianamente. Fundamentalmente, este estudo apresenta dois grupos de polímeros: os polímeros de adição e os polímeros de condensação. Na sequência será feita uma abordagem sobre a reciclagem de plásticos, procedimento absolutamente necessário para tentar diminuir o impacto ambiental desses materiais. Também são apresentadas algumas noções sobre as fibras usadas na elaboração de roupas, as fibras têxteis. Polímeros sintéticos Alguns tipos de moléculas pequenas, chamadas monômeros, podem ligar-se entre si, dando origem a macromoléculas, denominadas polímeros (do grego poli = muitos + meros = partes), por meio de uma reação denominada polimerização. Na natureza existem alguns polímeros: celulose, proteínas, látex. Os químicos também criaram polímeros sintéticos, podendo ser classificados basicamente em dois grupos: de adição e de condensação.

2 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 π e a formação de duas novas ligações simples, como mostra o esquema: O quadro a seguir apresenta alguns monômeros e os respectivos polímeros e objetos obtidos a partir deles:

3 Fonte: Química volume único Veja outros exemplos de polímeros e adição:

4 Copolímeros Quando o polímero é fabricado a partir de um único tipo de monômero, ele recebe o nome de polímero normal. Se mais de um tipo de monômero for usado, será chamado de copolímero. Um importante exemplo de copolímero é o fabricado a partir dos monômeros buta-1,3- dieno e estireno, que constitui a mais importante das chamadas borrachas sintéticas. Essa borracha, após receber um tratamento especial (a vulcanização), pode ser usada para a fabricação de pneus. É conhecida industrialmente por vários nomes: SBR (Styrene Butadiene Rubber), GBR (Government Butadiene Rubber), Buna-S (Butadiene, Styrene). Vulcanização A invenção do processo de vulcanização por Charles Goodyear, em 1839, permitiu que a borracha natural passasse a ser utilizada industrialmente, pois aumenta a sua resistência. A vulcanização da borracha consiste em aquecer a borracha (natural ou sintética) com cerca de 3% de enxofre na presença de um catalisador apropriado. Isso faz com que algumas ligações duplas se abram e reajam com o enxofre, formando pontes, constituídas por um ou mais átomos de enxofre, que unem as várias cadeias do polímero. Uma borracha não vulcanizada é mole e se rompe facilmente quando esticada. Já a borracha vulcanizada torna-se bem mais resistente e volta ao normal quando cessa a força que a estica. Isso ocorre, por exemplo, com os elásticos de amarrar cédulas de dinheiro.

5 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. Poliéster Um dos tipos de poliéster mais comuns é o dracon, obtido pela reação entre ácido tereftálico e o etileno-glicol (etanodiol):. Fonte: Química volume único

6 Poliamida: de roupas a linhas de pesca O náilon é uma poliamida (polímero pertencente à classe funcional amida), obtido por meio da condensação do ácido adípico com a hexametilenodiamina. As poliamidas têm em geral alta resistência e são facilmente moldáveis. Têm larga aplicação, por exemplo, na confecção de fibras têxteis, engrenagens, pulseiras de relógio, garrafas e linhas de pesca. O náilon-66 é um dos membros da família das poliamidas. Outro exemplo é o náilon-6. As figuras abaixo representam o náilon (à esquerda) e um exemplo de sua aplicação (à direita): O quadro a seguir apresenta outros polímeros de condensação e alguns objetos obtidos a partir deles:

7 Fonte: Química volume único 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: Fonte: Química volume único

8 O dissacarídeo mais importante é a sacarose, conhecida também por açúcar de cana ou açúcar comum. A união de várias moléculas de monossacarídeos dá origem aos polissacarídeos, como o amido, o glicogênio e a celulose: Fonte: Química volume único 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. Proteínas ou polipeptídeos As proteínas são polímeros formados a partir da condensação de α-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 α-aminoácidos podem ser representados genericamente por: em que R são agrupamentos que irão originar diferentes aminoácidos. A união de (n) α-aminoácidos origina uma proteína ou um polipeptídeo. Sua representação pode ser dada por: Fonte: Química volume único

9 O uso da palavra plástico A palavra plástico tem o significado de que pode ser moldado. É um termo normalmente utilizado para se referir aos polímeros artificiais. Contudo, no que diz respeito à plasticidade, os químicos dividem os polímeros em dois grupos: Polímeros termoplásticos quando aquecidos, amolecem e permitem que sejam moldados, adquirindo o formato desejado. É o caso de polietileno, PVC, PVA, plexiglass e polipropileno (esquema (A)). Polímeros termofixos ao serem aquecidos, não amolecem e, caso o aquecimento continue, começam a se decompor. É o caso da borracha dura e da baquelite (esquema (B)). Eles devem ser moldados na forma desejada no momento em que são sintetizados, pois, depois disso, a moldagem se torna impossível. Entende-se por reciclagem de um plástico o seu reaproveitamento após ter sido descartado como lixo. Isso é feito mediante o seu derretimento e remodelagem ou sua decomposição no(s) monômero(s) correspondente(s). O fato de um plástico ser termofixo dificulta bastante sua reciclagem. Outro problema na reciclagem refere-se à incompatibilidade entre tipos de polímeros que não podem ser derretidos conjuntamente. Quando derretidos conjuntamente, obtém-se um mate rial de aplicações limitadas devido às suas más qualidades. (Observe os códigos que facilitam a reciclagem no esquema (C)).

10 Código estampado em objetos plásticos a fim de orientar para a reciclagem. Em foco... O IMPACTO AMBIENTAL CAUSADO PELOS PLÁSTICOS Restos de comida, com o passar dos dias, mudam de aspecto e passam a exalar mau cheiro. Os responsáveis por isso são microrganismos que provocam a decomposição dos alimentos. Dizemos que os alimentos são biodegradáveis, ou seja, podem ser decompostos por microrganismos. Os plásticos, ao contrário, em geral não são biodegradáveis. Será preciso tanta durabilidade? Pense em um copinho descartável de café. Seu uso dura cerca de um minuto. Depois disso ele é jogado fora e vai permanecer muito tempo assim, ocupando espaço no lixo. Se um anel de plástico jogado ao mar enroscar em um leão-marinho, uma foca, um peixe ou uma ave, eles terão dificuldade para retirá-los. Uma foca cujo focinho esteja preso por um rótulo plástico de refrigerante pode, por exemplo, morrer por falta de ar. Uma ave com o bico preso não pode comer e, certamente, também morrerá. Esse é um dos muitos problemas relacionados aos plásticos e ao fato de as pessoas jogarem lixo nas praias e em outros ambientes naturais. Atualmente, a grande crítica que se faz aos plásticos é: eles não são biodegradáveis! Existe a preocupação de pesquisar plásticos biodegradáveis e alguns resultados promissores têm sido obtidos.

11 SACOLA PLÁSTICA USADA PELO COMÉRCIO GERA PROBLEMA AMBIENTAL NO ESTADO Hoje [8 dez. 2007], a Secretaria Estadual do Meio Ambiente (SMA) promove na capital e no interior do estado [de São Paulo] mutirão de conscientização sobre o problema causado pelo uso de sacolas plásticas. Essa opção de embalagem é comum no comércio e supermercados, porém aumenta o volume do lixo coletado nas cidades e diminui a vida útil dos aterros sanitários. A SMA estima em 66 milhões o número de sacolas usadas a cada ano no estado. Traz como resultado a necessidade permanente de os 645 municípios paulistas ampliarem os aterros e deixarem de investir em educação e saúde. Das 12 mil toneladas de lixo geradas diariamente na capital, mil são de plásticos. Esse produto aumenta em até 20% o volume do lixo, embora sua massa corresponda a apenas 4% dos resíduos. Outros inconvenientes são o fato de a sacola ser impermeável e demorar até 300 anos para se decompor e emitir gases ao longo desse processo. Descartado no ambiente, por ser maleável e leve, o saco plástico contribui também para entupir bueiros e facilitar enchentes nas cidades. Nas áreas verdes, rios e mares, é comum encontrar animais mortos por asfixia e ingestão das embalagens [...].

12 Fibras têxteis Quando um material pode ser transformado em fios e, com eles, podem-se obter tecidos, então tal material é denominado fibra têxtil. Alguns exemplos de fibras têxteis naturais são: lã proveniente da tosa (ou tosquia) de alguns animais, entre os quais se destaca a ovelha. A lã nada mais é do que o pelo desses animais. É um mate rial formado por proteínas. Seda consiste em um material de natureza proteica, produzido pelo bichoda-seda ao elaborar seus casulos. Algodão fibras do polissacarídio celulose existentes ao redor da semente da planta algodão, que são facilmente transformadas em fios e, posteriormente, em tecidos. Entre as fibras têxteis artificiais (ou sintéticas), destacam-se: Poliéster polímero que atualmente corresponde à maior parte do mercado mundial de fibras têxteis artificiais. É conhecido por vários nomes comerciais, entre os quais tergal, dácron e microfibra. Poliamidas a primeira e mais famosa das poliamidas é o náilon. Com a chegada do poliéster, as poliamidas perderam um pouco do mercado têxtil, mas ainda são bastante úteis, principalmente em sungas, maiôs, biquínis, colantes e roupas íntimas. Poliuretanas seu representante mais famoso é a laicra, muitas vezes misturada ao elastano, uma fibra elástica que contém poliamida. Para que uma roupa dure mais tempo sem desbotar, furar ou deformar, alguns cuidados são necessários ao lavar, secar e passar. Frequentemente, as etiquetas das roupas contêm instruções do fabricante acerca de tais cuidados. É muito interessante notar que a temperatura do ferro na hora de passar a roupa depende da(s) fibra(s) têxtil(eis) presente(s). As fibras têxteis sintéticas começam a se derreter, via de regra, a uma temperatura mais baixa do que as naturais. Exigem, portanto, um ferro regulado para temperaturas mais baixas. Usando o ferro muito quente, elas começam a ficar pegajosas, evidenciando um início de amolecimento por fusão. O algodão, uma fibra natural, suporta temperaturas mais altas. Contudo, se for exageradamente aquecido, passa por um processo de decomposição, ficando inicialmente amarelado e exalando cheiro de queimado. O aquecimento mais prolongado deixa-o preto, com provando a ocorrência de carbonização (produção de carvão).

13 Entendendo as etiquetas das roupas

14 Referências Bibliográficas HARTWIG, Dácio Rodney; SOUZA, Edson; MOTA, Renato Nascimento. Química Orgânica. Ed. Scipione,v.3, São Paulo, PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite. Química na abordagem do cotidiano. Ed. Moderna, v.3, São Paulo, USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume único. Ed. Saraiva, São Paulo, 2013.