Polímeros

Material orgânico ou inorgânico, natural ou sintético, de alto peso molecular, cuja estrutura molecular consiste na repetiçâo de pequenas unidades, chamadas meros. (Sua composiçâo é baseada em um conjunto de cadeias poliméricas; cada cadeia polimérica é uma macromolécula constituída por união de moléculas simples ligadas por covalência.)

Devido ao seu tamanho avantajado, a molécula de um polímero é chamada macromolécula. A reação que produz o polímero é denominada reação de polimerização. A molécula inicial (monômero) vai, sucessivamente, se unindo a outras, dando o dímero, trímero, tetrâmero, . . . até chegar ao polímero.

Aparentemente, o processo poderia prosseguir, sem parar, até produzir uma molécula de tamanho “infinito”; no entanto, fatores práticos limitam a continuaçâo da reação.

Polímeros acrílicos:

Polímeros sintetizados a partir do(s) monômero(s) ácido acrílico ou ácido metacrílico, ou de seus derivados. [O principal polímero deste grupo é o poli (metacrilato de metila), obtido a partir do metacrilato de metila e denominado simplesmente acrílico.]

Polímeros celulares:

Diz-se a respeito de certos materiais plásticos que possuem uma estrutura celular.

Polímeros diênicos:

Polímeros sinterizados a partir de dienos, que sâo monômeros com duas duplas ligações carbono-carbono conjugadas, e que formam as borrachas sintéticas polibutadieno, polüsopreno e policloropreno.

Polímeros fluoretados:

Polímeros que contêm flúor em sua composição química. [O poli(tetrafluoretileno), conhecido comercialmente como Teflon, é o principal polímero desta família.]

Muitos polímeros possuem uma estrutura que se repete regularmente ao longo da cadeia. A estrutura de repetição é dita estrutura constitutiva ou estrutura monomérica. Um polímero regular contém um único tipo de estrutura em um arranjo seqüencial único. Quando um polímero contém estruturas diferentes, repartidas ao acaso ou segundo leis determinadas, é chamado copolímero.

Na Natureza existem muitas macromoléculas:

– a celulose, como vimos, é uma repetiçâo de grupos originários da glicose (C6H1o05)n, onde o valor de n varia de 1.500 a 3.000. Como sabemos, a celulose é usada, há milênios, pela Humanidade, sob forma de algodâo; as proteínas são macromoléculas complicadas, onde se repetem, predominantemente, moléculas de aminoácidos. As proteínas são consumidas sob a forma de alimentos.

Esses, e muitos outros exemplos, são polímeros naturais. Em nosso século, os químicos começaram a fabricar os polímeros sintéticos; atualmente, eles são extensamente usados na forma de plásticos (folhas, chapas, brinquedos, tubos para encanamentos, etc.), de abras para tecidos (náilon, poliéster, etc.) e de borrachas síntéticas. Vivemos hoje o que se poderia chamar de “ídade dos plásticos”.

Principais polímeros sintéticos

A químíca macromolecular, atualmente muíto desenvolvída, pode produzír os polímeros mais diversos possíveis, aparecendo, então, várias maneiras de classificá-los: quanto à reação de preparação, quanto à estrutura do polímero e também quanto à sua aplicação na indústria.

a) Quanto à reação de preparação

Nesse caso, falamos em polímimeros de adição, copolímeros e polímeros de condensação.

– Polfmeros de adiçâo ou homopolímeros

Quando o polímero é a soma de moléculas pequenas (monômero), todas iguais entre si.

Compostos orgânicos sintéticos

Quanto à estrutura do polímero:

– Polímeros lineares

Quando a macromolécula é um encadeamento linear (normal ou ramificado) de átomos:

. . . – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2- . .

polietileno

Os polímeros lineares são termoplásticos, isto é, podem ser “amolecidos” pelo calor e “endurecidos” pelo resfriamento, repetidas vezes, sem perder suas propriedades.

– Polimeros tridimensionais

Quando a macromolécula tem ligações em todas as direções do espaco.

A resina fenol-formaldeído só atinge a forma de “baquelite” quando as moléculas de fenol se unem em posições orto e para, formando um verdadeiro “trançado” espacial.

Os polímeros tridimensionais são termofixos, isto é, uma vez preparados, ele o podem ser “amolecidos” pelo calor e remoldados, sob pena de decomposição.

Classificações industriais:

São as classificações que dizem respeito às aplicações práticas dos polímeros.

Uma classificação bastante ampla é a que divide os polímeros em elastômeros, plasticos e fíbras.

Elastômeros: quando apresentam “propriedades elásticas” acentuadas; é o caso das borrachas sintéticas.

Plásticos: quando se apresentam no estado sólido, mais ou menos rígido; é o caso do polietileno.

Fibras: quando o polímero tem grande resistência à tração mecânica e, em conseqüência, se presta bem à fabricação de fios; é o caso do náilon.

A tecnologia moderna nos oferece, quase diariamente, novos tipos de materiais como, por exemplo:

plásticos compostos ou reforçados: quando ao polímero sâo adicionados outros materiais (por exemplo, fibra de vidro) para aumentar sua resistência;

– plásticos expandidos: o exemplo mais comum é o do isopor. Ao poliestireno são adicionadas substâncias que produzem gases; por aquecimento, os gases se expandem e o plástico “incha” dando o isopor, que é extremamente leve e ótimo isolante térmico –

polimeros condutores e semicondutores: que poderão revolucionar, no futuro, a transmissã, da corrente elétrica e a fabricação de eletrodomésticos e computadores.

As múltiplas aplicações dos polímeros

O vestuário que usamos é feito de tecidos e estes são feitos de fibras muito diversas. Todas elas são polímeros. Também os plásticos, que têm as aplicações mais diversas, são polímeros.

Há polímeros formados a partir de um só monómero, como o polietileno, o nylon, a celulose, etc.

Outros polímeros são formados a partir de dois ou mais monómeros diferentes, como o poliéster, a proteína da seda, etc.

A maioria dos polímeros sintéticos têm como matérias-primas o petróleo, o carvão, o gás natural e o sal.

As fibras, que podem ser naturais, artificiais ou sintéticas, apresentam resistência semelhante à do algodão, seda ou lã e são muitos usadas na indústria têxtil. Por exemplo, a viscose é celulose tratada com sulfureto de carbono, os nylons são poliamidas, a lycra são poliuretanos, etc.

Todas as etiquetas do vestuário trazem a indicação do tipo de fibras de que é feito. Muitos tecidos contêm uma mistura de fibras naturais e sintéticas para conseguir propriedades diferentes como, elasticidade, duração, brilho e toque.

Quanto aos plásticos, as suas aplicações são múltiplas pois podem ser mudados em objectos que vão desde sacos, embalagens, garrafas, calçado, mobiliário de jardim, a lentes de contacto e próteses cirúrgicas.

Entre os principais plásticos podemos referir o policloreto de vinilo, o polipropileno, o poliestireno, os poliuretanos, etc.

Os plásticos proprocionam benefícios importantes à sociedade, mas também colocam problemas ambientais graves que urge resolver.

Polímeros de adição

Polímeros de condensação

Polímeros de adição

Copolímeros de condensação

Polímeros Naturais

Os polímerus naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; e as proteínas.

A borracha natural é um polímero de adição, ao pas5v que os polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir de monossacarídeos e aminoácidos.

A borracha natural é obtida da árvores Heveu brasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule, obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso, conhecido atualmente por látex.

As cadeias que constituem a borracha natural apresentam um arranjo desordenado e, quando submetidas a uma tensão, podem ser espichadas, formando estruturas com comprimento maior que o original.

Vulcanização

O látex obtido da seringueíra é precipitado, dando origem a uma massa viscosa que é a borracha natural. Essa borracha é prensada com o auxílio de cilindros, origìnando lâminas moles de pequena resìstência e elasticìdade. A utìlização desse tipo de borracha é limitada, pois ela se torna quebradiça em dias frios e extremamente gosmenta em dias quentes.

Em 1839, Charles Goodyear descobriu que o aquecimento dessa massa viscosa com enxofre produzia um material bastante elástico, que praticamente não se alterava com pequenas variações de temperatura. A esse processo foi dado nome de vulcanizaçáo (Vulcano = Deus do fogo).

Na vulcanízaçâo, as moléculas de enxofre (S8) são rompidas, interagindo com as duplas ligações das cadeias que compõem a borracha.

O enxofre (Ss) tem a propriedade de unir as várias cadeias que compõem o polímero, através das chamadas pontes de enxofre, diminuindo o número de insaturações. As pontes de enxofre também têm a propriedade de alinhar as cadeias de tal maneira que, quando ~ material é tencionado, ele não se deforma. Esquematicamente, temos:

Se a tensão for muito grande, poderá provocar a ruptura das cadeias. mesmo se tratando de borrachas vulcanizadas.

Aproximadamente 70% de toda borracha vulcanizada é utilizada para a produção de pneus, devido ao fato de ela ser elástica, praticamente indeformável e mais resistente às variações de temperatura e ao atrito. Os pneus de automóveis e camìnhões são uma mistura de borrachas natural e sìntética vulcanizadas, enquanto os pneus de aviões são constituídos de borracha natural vulcanizada.

Os pneus de automóveis, quando gastos, podem ser reaproveitados através de um processo denomìnado recauchutagem. Essa palavra é derivada de cauchu (ca = madeira e chu = que chora), que era usado pelos nativos da Améríca para designar o material obtido da seringueira.

Assim recauchutar significa aplicar nova camada de borracha ao pneu gasto.

A vulcanização da borracha é feita pela adição de 3% a 8% de enxoire à borracha. Aumentando a porcentagem de enxofre, ocorrerá um aumento do número de pontes de enxofre, diminuindo a sua elasticidade. Quando essa porcentagem atinge valores próximos a 30%, obtém-se uma borracha denominada ebonite, que é rígida e apresenta grande resistência mecânica, sendo empregada como isolante elétrico e na producão de vários objetos, como pentes. vasos etc.

O problema da Poluição e do lixo:

Até o início da década de 60 não existiam grandes problemas com a qualidade e a quantidade do lixo produzido pelo homem: o papel e o papelão eram os materiais mais utilizados na embalagem de sólidos, ao passo que latas e vidros eram utilizados para embalar líquidos. O descarte dessas embalagens era feito nos aterros sanitários, onde, ainda hoje, camadas de lixo e terra são alternadas e sofrem compactação mecânica.

As embalagens de vidro eram retornáveis e, por isso, podiam ser aproveitadas por muito tempo. As latas, muitas vezes, eram separadas do lixo doméstico e vendidas a pessoas que percorriam as ruas comprando materiais reaproveitáveis. Essas latas eram armazenadas nos ferros-velhos e, depois, encaminhadas para fundições a fim de serem recicladas. O papel e o papelão também eram recolhidos e reciclados de maneira semelhante, mas, além disso, quando descartados nos aterros, eram rapidamente biodegradados no ambiente por serem constituídos, assim como os materiais de origem vegetal, de celulose, que pode sofrer dois tipos de decomposição nesses aterros:

a) decomposição bacteriológica – em condições apropriadas, as bactérias termoflicas (fungos e actinomicetas) podem decompor uma massa de celulose em cerca de quatro semanas.

b) hidrólise – a água pode reagir com a celulose, produzindo moléculas menores, como sacarose e glicose, que servem de alimento a muitos microrganismos ,. presentes no solo e que podem ainda sofrer fermentação, produzindo etanol e gás carbônico.

Com o advento dos plásticos, a situação relacionada ao descarte do lixo foi modificada devido às características desse material: os plásticos são obtidos a baixo custo, são praticamente inertes, alguns podem ser moldados a baixas temperaturas, são impermeáveis como o vidro e os metais. e flexíveis e rigidos o suficiente para resistirem a impactos. Eles são dificilmente destruidos.

Assim a reciclagem é a solução mais apropriada(apesar de um problema fácil de se resolver) que permíte a transformação do lixo plástico em novos objetos. Esse processo é limitado por um fator: a seleção .

O tipo de coleta que é feito atualmente exige um separando manual do lixo, o que torna a reciclagem economicamente inviável. Uma maneira de resolver isso sería fazer com que toda coleta seja seletiva, tornando o processo mais barato, considerando que é grande o volume de plásticos recolhidos com pequenos custos e que não haveria necessidade de eles serem lavados, pois não estariam contaminados por outros componentes do lixo. Um outro problema seria o tipo do Polimero que dependendo do que for as vezes somente 1 por cento é reciclavel .

Bibliografia

Química organica 3 – Usberco Salvador -editora Saraiva

Lorousse Cultural – Folha de São Paulo

Quimica no vestibular (folheto distribuido no dia do vestibular)

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