Algumas reações químicas com polímeros - Politieno

Cadeia petroquímica

Os polímeros ou plásticos mais comuns são obtidos a partir de monômeros extraídos diretamente do petróleo, como o etileno¹, propileno² e butadieno³, originando assim os materiais tecnicamente conhecidos como polietileno, polipropileno⁴ e polibutadieno⁵  respectivamente

A transformação do petróleo em plásticos segue a chamada cadeia petroquímica, na qual a refinaria transforma o petróleo bruto em nafta, que é enviada para uma central petroquímica que transforma a nafta em matérias primas diversas, dentre as quais os monômeros citados. No fim, indústrias de polimerização transformam os monômeros em polímeros.

As reações químicas envolvidas nesta transformação são relativamente simples. Tomemos por exemplo o polietileno, um dos plásticos mais comuns no nosso dia a dia, usado na fabricação das sacolinhas de supermercados, utensílios domésticos, brinquedos etc.

O monômero do polietileno é, como citado, o etileno, C₂H₄, cuja fórmula estrutural é:

Ligações entre átomos

Como sabemos, as cadeias orgânicas, como as que formam o petróleo, são constituídas de átomos de carbono encadeados, na qual cada átomo de carbono precisa estabelecer quatro ligações com outros átomos para se estabilizar.

No caso do etileno, podemos observar uma ligação insaturada, ou seja, cada carbono estabeleceu uma ligação covalente ou molecular com dois átomos de hidrogênio e completaram as quatro ligações que requerem estabelecendo entre si (átomos de carbono) uma dupla ligação (representada pelo sinal =). Esta dupla ligação facilita muito a obtenção do polímero, como veremos.

O processo de polimerização, transformação do monômero em polímero (no caso do exemplo do monômero de etileno em polietileno) se inicia com a aplicação de calor e pressão sobre as moléculas do monômero.

Como resultado deste fornecimento de energia, a dupla ligação da molécula de etileno se abre, e os carbonos da cadeia ficam com dois terminais disponíveis para novas ligações, conforme a figura abaixo:

          

Molécula de etileno com a dupla ligação aberta, com dois terminais disponíveis para novas ligações.





Quando abrimos as duplas ligações dos átomos de carbono da molécula de etileno e disponibilizamos seus terminais para novas ligações, passamos a ter em um mesmo recipiente uma imensidão de moléculas prontas para se unir com outras que estiverem à mão, principalmente se lembrarmos que elas estão submetidas a alta pressão, o que as força a se aproximar e reagir entre si.

É claro que a molécula mais à mão para cada molécula de etileno aberta reagir é outra molécula de etileno, que assim vão se ligando umas às outras, formando cadeias, como se um imenso "cordão" de moléculas terminasse por se transformar em uma só, extremamente longa.

A este molécula encadeada e longa chamamos de macromolécula, ou, simplesmente polímero.

A figura que segue ilustra o processo de formação das cadeias poliméricas da macromolécula de polietileno.

Outros polímeros são sintetizados por reações semelhantes às exemplificadas pelo polietileno, sendo que a cada tipo de polímero corresponde um monômero específico e uma mecânica de reação própria.

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Vocabulário

1. Etileno: Também conhecido como eteno (segundo a IUPAC), é um hidrocarboneto alceno (composto químico formado essencialmente de carbono e hidrogênio, na qual possui pelo menos uma ligação dupla entre os carbonos). É também o monômero que forma o politileno.

2.  Propileno: Nome oficial pela IUPAC, também chamado propileno, é um hidrocarboneto insaturado (alceno) de fórmula C₃H₆ , apresentando-se normalmente como um gás incolor e altamente inflamável. Monômero que forma o polipropileno.

3. Butadieno: É um importante produto químico industrial usado como um monômero na produção de borracha sintética.

4. Polipropileno: Também chamado de  polipropeno é um polímero , derivado do propeno, reciclável e pode ser identificado em materiais através do símbolo triangular de reciclável, com um número "5" por dentro e as letras "PP" por baixo.  

5. Polibutadieno : Ou  borracha de polibutadieno, também conhecida por borracha de butadieno, é uma borracha de elevada resistência à abrasão e flexibilidade a baixas temperaturas, e bastante resistência a altas temperaturas. O polibutadieno é derivado do butadieno.

Por: Keise

Exemplos de Polímeros de Adição e Condensação

Serão apresentadas duas tabelas nas quais mostrarão exemplos de polímeros de adição e condensação utilizados no nosso cotidiano.

Polímeros de Adição

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Tubos hidráulicos são compostos de PVC



Pneus são compostos de Borracha natural, um tipo de polímero



Polímeros de Condensação

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Os papéis são feitos a partir da celulose, um polímero de condensação

Por: Daiane

Plástico biodegradável

Pesquisadores da Universidade Federal de Uberlândia e de Caixas do Sul desenvolveram um plástico biodegradável feito à base de bagaço de cana e de caroço de manga.

O material não agride o meio ambiente e pode ser usado no cultivo de mudas de plantas.

Amostras desse novo plástico foram encaminhadas para a Universidade de Caxias do Sul. Lá os pesquisadores querem descobrir quanto tempo o material vai levar para se decompor.

Acompanhem o vídeo

Por: Keise

Só pra completar a história dos polímeros...

Só que nessa parte, realçaremos a importância da criação dos polímeros

Os plásticos promoveram revolução em nosso cotidiano

Até meados do século 19, todos os materiais disponíveis para a criação de utensílios ou artefatos provinham de fontes naturais. Eram principalmente madeira, pedra, argila e metais.

O que a natureza não fornecia pronto para o uso era obtido a partir de transformações físicas simples, como no caso do vidro e das ligas metálicas (o bronze e o aço, por exemplo).

As fibras usadas nos tecidos provinham apenas das plantas e dos animais que forneciam algodão, linho, lã ou seda. Também não havia substituto para o couro e os ossos dos animais de corte nas aplicações em que eram matérias primas típicas (por exemplo, respectivamente, calçados e botões).

Estes materiais tinham muitas vantagens, a resistência e ductilidade dos metais, a versatilidade da madeira, a maciez da seda, mas também apresentavam problemas incorrigíveis: metais são pesados, madeira é indúctil e seda é cara.

Isto não foi um grande problema nas épocas em que toda a produção de artefatos era artesanal, em quantidades limitadas. A Revolução industrial mudou drasticamente este cenário.

A era dos polímeros

A natureza não nos supria de materiais que fossem ao mesmo tempo resistentes, dúcteis, baratos, abundantes e versáteis que pudessem ser utilizados de modo generalizado em diferentes transformações industriais. Se a indústria introduziu a produção em larga escala, as matérias primas continuaram sendo cultivadas ou extraídas da natureza.

Só no século 20 as pesquisas pioneiras iniciadas no século anterior passaram a suprir a indústria com uma variedade de materiais sintéticos, os polímeros, que ficaram universalmente conhecidos como plásticos.

Muitos desses plásticos são produzidos por por elementos químicos retirados do petróleo, como veremos mais adiante. Ao longo do século 20, a abundância e baixo preço do petróleo permitiram o vertiginoso crescimento da indústria petroquímica, particularmente a de plásticos. Com isto, nosso mundo que era de metal e madeira se tornou mais leve e flexível, com os polímeros ocupando cada vez mais espaço em nosso dia a dia.

Por: Keise



Contexto histórico dos polímeros e algumas aplicações no cotidiano

Leo Hendrik Baekeland

A história começa em 1839, quando foi descoberto o processo de vulcanização da borracha¹ pela Goodyear². Isso se deu a partir do látex, que é considerado um polímero natural, e que já era utilizado em larga escala na época. Após algumas outras descobertas, o primeiro polímero sintético foi fabricado em 1907, por Leo Hendrik Baekeland³, chamado de baquelite, a partir da produção de resinas de fenol-formaldeído⁴ . Isso fez com que a indústria dos polímeros não parasse de crescer.

Mas não é só de bens de consumo que essa indústria é marcada, pois, ela também salvou vidas: Durante a 2ª guerra mundial, a polimerização de N-vinilpirrolidona⁵, chamada de polivinilpirrolidona⁶ foi muito útil, pois, sua solução salina serviu como substituto do plasma sanguíneo dos soldados alemães, que se feriam nas batalhas.

Nos dias de hoje, a polivinilpirrolidona é muito utilizado em adesivos, indústria têxtil, cosméticos, lentes de contato e outros. O seu complexo com iodeto é utilizado como anti-séptico, e pode ser encontrado com freqüência. Além disso, ele é um polímero com baixo nível tóxico.



Uniformes de fórmula 1 possuem fibras poliméricas sintéticas



Os polímeros podem ser encontrados também na fabricação de roupas especiais, como o uniforme de astronautas, de corredores de F1 e roupas de mergulho, já que estes são compostos de fibras poliméricas sintéticas^7.

Confira o ano de introdução de alguns polímeros no mercado:

Clique na imagem para ver ampliado.

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Vocabulário

1. Vulcanização de borracha: A vulcanização consiste geralmente na aplicação de calor e pressão à uma composição de borracha, a fim de dar a forma e propriedades do produto final. Sem dúvida é a fase mais importante da indústria de borracha.

2.  Goodyear: atualmente, empresa que produz pneus.

3. Leo Hendrik Baekeland (Gante, 14 de Novembro de 1863 — Beacon, 23 de Fevereiro de 1944) foi um inventor e empresário belga, considerado o pai da indústria do plástico. Entrou para a ainda recente indústria de plástico e desenvolveu a baquelite, um plástico à base de fenol e formaldeído até hoje usado em uma série de processos industriais.

4.  Resinas de fenol-formaldeído: polímero também chamado de Resina fenólica, suas características são - Alta resistência mecânica e térmica, boa resistência química; estabilidade dimensional. Pode ser utilizado na fabricação de: Engrenagens, pastilhas de freio, componentes no sistema de transmissão de carros e etc.

5.  N-vinilpirrolidona:  monômero da polivinilpirrolidona, ao contrário desta, é altamente tóxico.

6. Polivinilpirrolidona, também conhecido como PVP é um polímero solúvel em água, formado por cadeias de múltiplas vinilpirrolidonas. É usado como um veículo em muitos comprimidos farmacêuticos.

7.  Fibras poliméricas sitéticas: fibras obtidas a partir de polímeros sintéticos



Por: Daiane

Só pra entender o assunto...

O maior objetivo desse blog é mostrar as funções orgânicas dos polímeros no nosso cotidiano. Mas é claro que vocês não entenderiam muito, se não souberem do que realmente se trata o assunto. Muitos não sabem exatamente o que são polímeros. Então, passaremos alguns conceitos para vocês, antes de entrar no nosso foco principal.

O que são polímeros?

Conhecem aquele brinquedo chamado lego? Sabe-se que ele possui várias peças diferentes, na qual, podemos formar várias combinações. Com os polímeros é basicamente a mesma coisa. São agrupamentos de monômeros¹ que ao se ligarem formam macromoléculas.  Os monômeros são como as peças do lego e os polímeros as combinações.

A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização.

Quais os tipos de polímeros? 

Polímeros de adição: formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos.

Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula, geralmente a água. Nessa modalidade de polimerização, os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos, no entanto, é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos.

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1. Monômeros: (do grego "mono", "um" e "meros", "parte") é uma pequena molécula que pode ligar-se a outros monômeros formando moléculas maiores, nesse caso, os  polímeros.

Postado por: Daiane