Polímeros
são macromoléculas (moléculas gigantes) que apresentam unidades estruturais que
se repetem regularmente. As moléculas que reagem para formar os polímeros são
denominadas monômeros.
nA → (A)n
monômero polímero
Propriedades
Físico-Químicas dos Polímeros
Eles
possuem propriedades diferentes dos monômeros que os constituem. As
características mais importantes são:
-Não são atacados por ácidos, bases ou agentes
atmosféricos;
-Suportam
ruptura e desgaste;
-Possuem
alta resistência elétrica e baixa densidade (em geral entre 0,9 g/cm³ e 1,5
g/cm³);
-Quanto à temperatura, reagem de forma
variável.
CLASSIFICAÇÃO
DOS POLÍMEROS
Quanto à
ocorrência
Naturais: São polímeros que já
existem, normalmente, na natureza. Entre os mais importantes, estão os
carboidratos (celulose, amido, glicogênio, etc.), as proteínas (existentes em
todos os seres vivos) e os ácidos nucleicos (existentes no núcleo das células
vivas e responsáveis pelas características genéticas dos seres vivos).
Sintéticos: São polímeros
fabricados pelo homem a partir de moléculas simples. Entre eles, estão o
náilon, o polietileno, o PVC, etc.
Quanto à
natureza da cadeia
Polímero de cadeia
homogênea:
São polímeros que, no esqueleto da cadeia, apresentam apenas átomos de carbono.
Polímero de cadeia
heterogênea:
São polímeros que, no esqueleto da cadeia, apresentam átomos diferentes do
átomo de carbono (heteroátomos).
Quanto à
estrutura final do polímero
Polímero linear: Nesse tipo de
polímero, a macromolécula é formada por um encadeamento linear de átomos.
Exemplo: Polietileno
Mesmo
que a cadeia apresente ramificações (desde que a ramificação não ligue uma
cadeia à outra vizinha), o polímero continua sendo considerado linear.
Exemplo: Borracha
sintética (neopreno)
Os
polímeros lineares dão origem a materiais termoplásticos, isto é, plásticos que
podem ser amolecidos pelo calor inúmeras vezes e, ao resfriarem, voltam a
apresentar as mesmas propriedades iniciais.
Polímeros ramificados: possuem pequenos ramos ligados à cadeia
principal do polímero. Falando de forma figurada, seria como pequenas linhas
amarradas à cadeia principal, neste caso, ao longo do comprimento da corda.
Polímeros de ligação cruzada: este é o tipo
mais complexo, imagine pegar as cordas e fazer uma rede com elas. A ligação
cruzada é formada por cadeias individuais de polímeros ligadas por correntes
laterais. Veja como seria esta estrutura:
Polímero tridimensional: Nesse tipo de polímero, a macromolécula
se desenvolve em todas as direções, isto é, há ligações entre cadeias
adjacentes por meio de átomos localizados ao longo da cadeia. Esses polímeros
dão origem a materiais termofixos ou a materiais termoendurecentes. No primeiro
caso, pelo menos a última fase de produção da macromolécula deve ser feita
simultaneamente com a modelagem do objeto desejado, pois, uma vez prontos,
esses polímeros não podem ser novamente amolecidos pelo calor (um aquecimento
excessivo causa a decomposição até a queima do material, mas nunca seu
amolecimento). Consequentemente, esses polímeros não podem ser reaproveitados
industrialmente na moldagem de novos objetos. Os polímeros termoendurecentes,
quando prontos, só podem ser fundidos uma vez, pois, durante a fusão, as
moléculas reagem entre si, aumentando a massa molecular do polímero e este,
endurecendo, torna-se insolúvel e infusível.
Quanto a
fusibilidade, os polímeros sintéticos, podem ser classificados em:
Termoplásticos (podem ser fundidos
por aquecimento e solidificados por resfriamento) e termorrígidos
(infusíveis e insolúveis, não permitem reprocessamento). Os termoplásticos, de
acordo com sua durabilidade e desempenho podem ser convencionais ou de
engenharia. Os termoplásticos de engenharia apresentam melhores propriedades
térmicas e mecânicas que os convencionais, além de possuírem um maior custo.
São
exemplos de Química POLÍMEROS Identificação de polímeros termoplásticos de
engenharia, o policarbonato – PC (utilizados na fabricação de CD, janelas de
aeronaves e ginásios de esportes) e as poliamidas – Nylons (usados em
engrenagens plásticas, tecidos impermeáveis etc).
Os
termoplásticos convencionais são encontrados principalmente nas embalagens
plásticas como garrafas, copos descartáveis, potes, sacos plásticos etc.
Classificação quanto ao processo
de preparação
a) Polímeros
de adição: monômeros idênticos.
b) Copolímeros:
monômeros diferentes.
c) Polímeros
de condensação: São polímeros
cuja formação dá-se com a retirada de moléculas de pequena massa molecular.
POLÍMEROS
DE ADIÇÃO (POLIADIÇÃO)
As
reações de poliadição ocorrem, geralmente, com monômeros olefínicos (compostos
que contêm ligação dupla), em que uma unidade se adiciona à outra, até formar
uma macromolécula.
Se
o polímero for constituído de um só monômero, ele será denominado homopolímero
e, se for constituído de mais de um monômero, copolímero.
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.
Exemplos:
- Polímeros de rearranjo: Nesse
caso, um ou mais monômeros sofrem rearranjo em suas estruturas à medida que
ocorre a reação de polimerização.
Exemplo: Poliuretano
Os polímeros sintéticos ou artificiais são chamados de plásticos e
em sua fabricação usam-se calor e pressão para que adquiram forma.
Além disso, tanto os polímeros naturais como os artificiais podem
ser classificados em termoplásticos (seu formato pode ser modificado) e
termorrígidos ou termofixos (sua estrutura tridimensional é rígida com ligações
cruzadas, logo seu formato não pode ser modificado).
Copolímeros
Os copolímeros nada mais são do que polímeros de adição compostos por
monômeros diferenciados, como já vimos anteriormente. Essa formação pode
ocorrer tanto de modo regular como irregular.
Os diferentes monômeros se dispõem na
formação dos copolímeros de diferentes formas: em blocos, intercaladamente (com
um monômero de um tipo; em seguida, um monômero de outro tipo e por aí vai) ou
até mesmo de modo totalmente aleatório, em que a disposição dos diferentes
monômeros ocorre como que ao acaso. Tais mudanças, por mais que não pareçam
importantes, são fundamentais para a definição das propriedades finais do
polímero.
Os diferentes tipos de copolímeros
Alguns copolímeros são:
• Saran
O saran é um copolímero formado por
1,1-dicloroeteno e cloroetano (ou seja, coreto de vinila). Ele está entre os
mais resistentes polímeros, uma vez que é capaz de resistir até mesmo a
solventes do tipo orgânicos e alguns agentes da atmosfera. Não à toa, é
utilizado para a confecção de folhas para invólucros de alimentos e para tubos
plásticos no interior de automóveis.
• Buna-N
O copolímero Buna-N, também conhecido como
perbunam, é obtido pela combinação entre 1,3-butadieno e acrilonitrila.
Este copolímero é um tipo de borracha sintética,
sendo ela extremamente resistente a óleos de origem mineral. Ele é utilizado na
confecção de tubos que conduzem óleos deste tipo (como os lubrificantes, por
exemplo) para automóveis, equipamentos, máquinas e outros neste sentido. Essa
borracha também é encontrada para o revestimento de tanques de combustível,
composição de mangueiras e gaxetas.
• Buna-S
Já a borracha buna-S, conhecida popularmente também
pelos nomes ‘Borracha SBR’ ou ‘Borracha GRS’ é formada pela combinação entre
1,3-butadieno e estireno, tendo ainda o sódio metálico como uma espécie de
catalisador.
Esse tipo de borracha é o melhor quando o assunto é
resistência a atritos. Não à toa, ela é utilizada para a composição de bandas
de rodagens de pneus, para isolamento de fios elétricos e para composição de
artefatos de modo geral.
• Poliuretana
Por fim, a poliuretana é formada a partir da
combinação entre etilenoglicol (ou seja, 1,2-etanodiol) e disocianato de
parafenileno.
A resistência
deste tipo de copolímero é ao calor e à abrasão. Não à toa, ele é utilizado
para a fabricação de interiores de roupas (permitindo o isolamento do
revestimento das peças), aparece em pranchas de surf e na composição de
aglutinantes para combustíveis especiais, como de foguetes, por exemplo.
A versatilidade é
uma das principais características deste tipo de copolímero. Quando ele é
exposto ao calor (pela injeção de gases em laboratórios específicos), há a
formação de uma espuma. A dureza desta espuma, por sua vez, pode ser controlada
de acordo com o tipo de utilização que o poliuretano ganhará.
Plásticos
Durante a evolução do homem, muitos materiais
foram desenvolvidos para facilitar a vida e o dia a dia das pessoas, e os plásticos são
hoje uma classe de materiais extremamente importante. Estima-se que a produção
de plásticos seja de mais de 200 milhões de toneladas ao ano e isso se deve
principalmente ao baixo custo de produção e a durabilidade que os plásticos tem
em comparação com outros tipos de materiais.
A alta durabilidade dos plásticos é uma via
de mão dupla. Apesar de torna-los interessantes para comercialização, também
oferecem um impacto grande no meio ambiente, pois quando não são descartados de
maneira correta, demoram centenas de anos para se degradarem, além de causar
entupimentos em redes de esgotos e rios, o que contribui para enchentes.
Propriedades Gerais dos Plásticos
·
baixo peso específico (leveza)
·
baixa condutibilidade elétrica e térmica
·
resistência mecânica aceitável, porém menor que
a dos metais
·
boa
apresentação
·
porosidade
·
resistência a corrosão
·
baixo ponto de fusão quando comparados aos
metais e facilidade de moldagem e usinagem
·
combustibilidade
Nem todo polímero é
plástico
Como
nós vimos os polímeros são macromoléculas, sendo assim, possuem uma grande
massa molecular entre 104 e 106 u. Mas não para por aí!! Os polímeros não
necessariamente serão plásticos viu?
Na
verdade o primeiro polímero puramente sintético surgiu somente em 1907. Sabe
qual foi? A baquelite!! Um polímero de condensação que fez muito sucesso após
sua descoberta e é utilizado na produção de discos musicais, cabos de panelas,
telefones, tomadas, interruptores, câmeras fotográficas, peças de automóveis,
produção de algumas ferramentas, dentre outros.
Mas
antes dos sintéticos sempre existiram os polímeros naturais, como a
celulose, o componente mais abundante da parede celular, o amido, um
carboidrato presente em grandes quantidades nos vegetais, DNA, teia de aranha
dentre vários outros.
Polímeros: lixo
A
utilização desses polímeros sintéticos, produz lixo! Esse é um grande
problema enfrentado, pois a grande maioria dos plásticos não são biodegradáveis.
Desta forma, a poluição do meio ambiente ocorre a longo prazo, uma vez que
permanecem milhões de anos sob condições adversas sem se degradar.
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