Polímeros

Gustavo Serão...........nº14

Léo Pereira..............nº19

Ayumi Yamaguchi........nº36

O que são polímeros?

 Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reações químicas de polimerização (reação química que provoca a combinação de um grande número de moléculas do(s) monômeros(s) para formar uma macromolécula).

Nomenclatura

·         Prefixo poli- seguido do monómero de onde se obtém o polímero. Esta convenção utiliza uma denominação sem uso de parênteses e, em muitos casos, seguindo uma nomenclatura "tradicional". Exemplo: polietileno em vez de "poli(metileno)"; poliestireno em vez de "poli(1-feniletileno)"

·         Para co-polímeros, costumam-se listar simplesmente os monómeros que os formam, precedidos da palavra "goma", se é um elastómero, ou "resina", se é um plástico. Exemplos: goma estireno-butadieno; resina fenol-formaldeído.

As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para atribuição de nomes aos polímeros é utilizando-se o prefixo poli-, seguido da unidade estrutural repetitiva que define ao polímero, escrita entre parênteses. Por exemplo: Poli (tio-1,4-fenileno).

Tipos de polímeros e suas características

 Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termoendurecíveis (termofixos) e elastómeros (borrachas), sendo os principais grupos os termoplásticos e os termorrígidos (ou termoendurecíveis), a classificação é baseada na resposta do polímero ao calor.

Termoplásticos

 Podem ser facilmente encontrados em mercados e também ser fundidos várias vezes e dissolver-se com solventes, sendo assim reciclável, característica altamente desejável atualmente.

Exemplos:

·         PC – Policarbonato - Utilizado em: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc.

·         PU – Poliuretano - Utilizado para: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias.

·         PVC - Policloreto de vinilo ou cloreto de polivinilo - Utilizado em: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para água, esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede.

·         PS - Poliestireno – Utilizado em: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de frigoríficos, brinquedos, isolante térmico.

Termorrígidos:

 Duros e frágeis; são estáveis a variações de temperatura. Quando prontos, não podem ser fundidos novamente, sendo sua reciclagem complicada pois o aquecimento destes polímeros causa a decomposição do material antes da fusão.

Exemplos:

·         Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas.

·         Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, entre outros, na forma de plástico reforçado (fiberglass).

Elastómeros: Estão entre os termoplásticos e termorrígidos, sendo assim, não podem se fundir depois de sintetizados, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termorrígidos. Já que não podem se fundir, sua reciclagem é complicada.

·         Poliisopropileno - borracha semelhante à natural

·         Buna S - Aplicações: pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha.

 A transmitância de luz de um polímero permite classificá-lo como sendo transparente translúcido e opaco. Os polímeros transparentes são aqueles que você pode enxergar através, os translúcidos permitem que a luz passe mas você não consegue enxergar através e os opacos são os que não permitem que você veja através nem que a luz passe. A transmitância de luz depende tanto do grau de cristalinidade como da presença de aditivos.

Cada polímero tem suas características particulares, mas a maioria tem algumas características gerais:

1.        Polímeros podem ser muito resistentes a produtos químicos;

2.        Polímeros podem ser isolantes térmicos e elétricos;

3.        Geralmente, polímeros são muito leves em massa com diferentes graus de resistência;

4.        Polímeros podem ser processados em diferentes maneiras para produzir filmes, fibras ou peças bastante complicadas.

Reação de polimerização

Polímeros (do grego, “muitas partes”) são macromoléculas constituídas pela repetição de uma pequena unidade molecular de um determinado composto químico, unidade esta que recebe o nome de monômero. A reação que dá origem a um polímero é denominada reação de polimerização, em que a molécula inicial (monômero) se agrupa sucessivamente com outras, produzindo o dímero, trímero, tetrâmero e, por fim, o polímero.

A reação de polimerização é um dos tipos mais importantes de composição de macromoléculas e, em geral, ocorre entre compostos de dupla ligação que se combinam quimicamente. Esse tipo de reação pode ser dividido basicamente em dois grupos: polimerização por adição e a polimerização por condensação.

Na polimerização por adição, a macromolécula final é formada pela junção de monômeros todos idênticos entre si. Nesse grupo, o monômero apresenta obrigatoriamente uma ligação dupla entre carbonos, no mínimo. No decorrer do processo de polimerização, ocorre o rompimento da ligação π*, dando origem a duas novas ligações simples. A maior parte dos polímeros produzidos pela indústria mundial se dá pelo processo de adição, como exemplo disso, podemos citar:

• Polietileno – formado pela união de várias moléculas de etileno. Essa substância é muito utilizada na fabricação de recipientes para líquidos, objetos domésticos, sacolas plásticas, brinquedos e capas para fios elétricos.
• PVC (policloreto de vinila) – produto da junção moléculas de cloreto de vinila, muito empregado na produção de tubos para encanamentos, discos, sapatos plásticos, filmes para embalagens, entre outros.

Já na polimerização por condensação, o polímero é composto pela combinação de dois ou mais monômeros distintos entre si, ocorrendo a eliminação de moléculas mais simples, como, por exemplo, a água, nitrito (NH3), ou ácido clorídrico (HCl). Nesse tipo de polimerização, os monômeros não apresentam necessariamente duplas ligações entre os carbonos, no entanto, é preciso apresentar dois tipos diferentes de grupos funcionais. Na natureza, podem ser encontrados importantes polímeros de condensação, tais como:

• Amido – composto pela condensação de milhares moléculas de glicose (C6H12O2), com a perda de uma molécula de água. Trata-se da principal fonte de energia das plantas e das algas.
• Proteínas – macromolécula formada pela junção de várias moléculas de aminoácidos, também eliminando uma molécula de água.

                                                                                                     (Aminoácido)     

Por meio da reação de polimerização, podem ser formados, ainda, os copolímeros. Esse grupo é composto pela união de dois ou mais monômeros diferentes, e essa reação pode ser tanto de adição quanto de condensação. Os principais exemplos da ocorrência desse processo são a buna-N e a buna-S, borrachas sintéticas especiais usadas na fabricação de pneus e mangueiras para líquidos corrosivos.

Processo de biodegradação de polímeros 

 Especificamente, quando aplicada à área de polímeros, o termo degradação se aplica a qualquer mecanismo que leve a danos irreversíveis de algum tipo de propriedade. Os polímeros podem ser degradados por vários tipos de mecanismos: fotodegradação, oxidação, termodegradação, degradação mecânica, hidrólise, biodegradação e por meio da combinação de alguns destes tipos de degradação, como foto-oxidação, oxidação térmica etc.

 Existem três elementos indispensáveis para o processo de biodegradação de polímeros no estado sólido. Estes são: 

Organismos: a base para o processo de biodegradação é a existência de micro-organismos com ações metabólicas apropriadas para síntese de enzimas específicas que conseguem dar início ao processo de despolimerização e mineralizam os monômeros e oligômeros formados por este processo;

Ambiente: alguns fatores são indispensáveis ao processo de biodegradação. Estes incluem temperatura, sais e umidade, sendo o último citado o mais importante;

Substrato: a estrutura do polímero influencia o processo de biodegradação. Este fator estrutural inclui os tipos de ligação química, nível de ramificação, nível de polimerização, nível de hidrofilicidade, esterioquímica, distribuição de massa molar, cristalinidade e outros aspectos morfológicos dos polímeros.

  A biodegradação ocorre em dois estágios, despolimerização do plástico e a mineralização. A despolimerização ocorre por meio da quebra das ligações poliméricas por clivagem, como consequência ocorre a fragmentação do material. Durante esta fase há um aumento da área de contato entre o polímero e os micro-organismos, e em seguida inicia-se a decomposição das macromoléculas em cadeias menores. A segunda etapa, a mineralização, ocorre quando os fragmentos oligoméricos são suficientemente pequenos para serem transportados pelo interior dos organismos onde eles são transformados em biomassa e, então, mineralizados. Com base nesse processo de mineralização, são produzidos gases (CO2, CH4, N2 e H2), água, sais minerais e novas biomassas. Dentre os benefícios proporcionados pela existência dessa cobertura morta no solo, destacam-se: estímulo ao desenvolvimento das raízes das plantas, que se tornam mais capazes de absorver água e nutrientes do solo. Aumento da capacidade de infiltração de água, reduzindo a erosão; mantém estável a temperatura e os níveis de acidez do solo (pH); dificulta ou impede a germinação de sementes de plantas invasoras (daninhas); ativa a vida do solo, favorecendo a reprodução de micro-organismos benéficos às culturas agrícolas.

Referências
FELTRE, Ricardo.Química. São Paulo: Moderna, USBERCO, João, SALVADOR, Edgard. Química. São Paulo: Saraiva.