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Polímeros: Tipos, História e Aplicações, Notas de estudo de Química Orgânica

Uma visão geral dos polímeros, explicando suas origens, tipos, história e aplicação em diversos campos. O texto aborda os polímeros naturais e sintéticos, dividindo-os em três grupos: polímeros de rearranjo, polímeros de adição e polímeros de condensação. Além disso, o documento fornece exemplos de polímeros para cada grupo e descreve suas principais aplicações.

Tipologia: Notas de estudo

2022

Compartilhado em 21/03/2024

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A palavra polímeros vem do grego poli, que significa “muitas”, e meros, que é “partes”,
isso porque as macromoléculas desses compostos originam-se através da ligação de várias
unidades de moléculas pequenas, denominadas de monômeros, que são moléculas de baixa
massa molecular os quais, a partir das reações de polimerização, vêm a gerar a macromolécula
polimérica. As unidades repetitivas, chamadas de mero, provém da estrutura do monômero e o
número de unidades estruturais repetidas, ou seja, o número de meros que podem se verificar
na estrutura de uma macromolécula, é chamado grau de polimerização.
Os materiais poliméricos são mais antigos do que se pensa, eles têm sido usados desde
a Antigüidade. Contudo, nessa época somente eram usados materiais poliméricos naturais, a
síntese artificial de polímeros é um processo que requer uma tecnologia sofisticada, pois
envolve reações de química orgânica, e essa ciência só começou a ser dominada a partir da
segunda metade do século XIX. A partir daí começaram a surgir polímeros modificados a partir
de materiais naturais, mas somente no início do século XX os processos de polimerização
artificial surgiram. Desde então esses processos passaram por aperfeiçoamento e colaboraram
para a obtenção de plásticos, borrachas e resinas cada vez mais sofisticadas e baratas, graças a
uma engenharia molecular cada vez mais complexa.
Os polímeros podem ser divididos em dois grandes grupos:
Polímeros naturais: esses são a borracha (látex – poli-isopreno formado por
monômeros do isopreno, retirado da seringueira), os polissacarídeos (tais como a
celulose (encontrada no algodão), o amido (encontrado em vegetais e na forma de
grãos das sementes e de raízes de várias plantas, como: batata, trigo, arroz, milho e
mandioca) e o glicogênio (encontrado em praticamente todas as células dos mamíferos,
principalmente no fígado e nos músculos)) e as proteínas, como a queratina presente
nos cabelos, a caseína do leite e a fibroína presente no fio de seda da teia das aranhas.
Polímeros artificiais ou sintéticos: O primeiro polímero sintético de interesse comercial
foi o nitrato de celulose, conhecido como celuloide. Quando o valor do marfim das
presas dos elefantes que era usado para produzir bolas de bilhar ficou muito elevado,
uma fábrica norte-americana prometeu um bom prêmio para quem descobrisse um
substituto para o marfim. Assim, em 1870, John Wesley Hyatt descobriu o celuloide que
passou a ser usado não só para se produzir bolas de bilhar, mas também dentaduras,
filmes fotográficos e colarinhos de camisas.
Depois dessa descoberta passou-se a descobrir uma inúmera variedade de polímeros
sintéticos que podem ser divididos em três grupos:
- Polímeros de rearranjo:
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A palavra polímeros vem do grego poli, que significa “muitas”, e meros, que é “partes”, isso porque as macromoléculas desses compostos originam-se através da ligação de várias unidades de moléculas pequenas, denominadas de monômeros, que são moléculas de baixa massa molecular os quais, a partir das reações de polimerização, vêm a gerar a macromolécula polimérica. As unidades repetitivas, chamadas de mero, provém da estrutura do monômero e o número de unidades estruturais repetidas, ou seja, o número de meros que podem se verificar na estrutura de uma macromolécula, é chamado grau de polimerização. Os materiais poliméricos são mais antigos do que se pensa, eles têm sido usados desde a Antigüidade. Contudo, nessa época somente eram usados materiais poliméricos naturais, a síntese artificial de polímeros é um processo que requer uma tecnologia sofisticada, pois envolve reações de química orgânica, e essa ciência só começou a ser dominada a partir da segunda metade do século XIX. A partir daí começaram a surgir polímeros modificados a partir de materiais naturais, mas somente no início do século XX os processos de polimerização artificial surgiram. Desde então esses processos passaram por aperfeiçoamento e colaboraram para a obtenção de plásticos, borrachas e resinas cada vez mais sofisticadas e baratas, graças a uma engenharia molecular cada vez mais complexa. Os polímeros podem ser divididos em dois grandes grupos:

  • Polímeros naturais: esses são a borracha (látex – poli-isopreno formado por monômeros do isopreno, retirado da seringueira), os polissacarídeos (tais como a celulose (encontrada no algodão), o amido (encontrado em vegetais e na forma de grãos das sementes e de raízes de várias plantas, como: batata, trigo, arroz, milho e mandioca) e o glicogênio (encontrado em praticamente todas as células dos mamíferos, principalmente no fígado e nos músculos)) e as proteínas, como a queratina presente nos cabelos, a caseína do leite e a fibroína presente no fio de seda da teia das aranhas.
  • Polímeros artificiais ou sintéticos: O primeiro polímero sintético de interesse comercial foi o nitrato de celulose, conhecido como celuloide. Quando o valor do marfim das presas dos elefantes que era usado para produzir bolas de bilhar ficou muito elevado, uma fábrica norte-americana prometeu um bom prêmio para quem descobrisse um substituto para o marfim. Assim, em 1870, John Wesley Hyatt descobriu o celuloide que passou a ser usado não só para se produzir bolas de bilhar, mas também dentaduras, filmes fotográficos e colarinhos de camisas. Depois dessa descoberta passou-se a descobrir uma inúmera variedade de polímeros sintéticos que podem ser divididos em três grupos:
    • Polímeros de rearranjo:

Nesse caso, um ou mais monômeros sofrem rearranjo em suas estruturas à medida que ocorre a reação de polimerização. Atualmente o polímero de rearranjo mais utilizado é a poliuretana ou poliuretano (PU). Em 1849, quando Wurtz divulgou a síntese de uma substância que ele mesmo chamou de uretano ou uretana. Tratava-se da reação entre um grupo isocianato e uma substância que contém o grupo hidroxila (- OH). Otto Bayer estudou esses compostos e produziu as poliuretanas ou poliuretano (PU), que são formados basicamente pela reação de polimerização de dois ou mais isocianatos com um álcool polifuncional. No ano de 1937, a atual companhia Bayer AG de Leverkusen (Alemanha) patenteou o poliuretano e, em 1950, encontrou a fórmula exata para a produção dessa espuma.É mais comum a poliuretana ser obtida quando se reage o di-isocianato de para-fenileno com o etilenoglicol, que ocasiona uma reação de reação de aumento do volume e liberação de calor, formando poliuretanas que podem ser, dependendo das condições da reação, semirrígidas, flexíveis e na forma de espumas. Em 1960, descobriu-se que ao se adicionar a um dos reagentes gases CFC (clorofluorcarbonos), eles tendem a se desprender, o que provoca a expansão do polímero e produção da espuma. E cada vez mais vem sendo utilizado ele é usado em peças automotivas, em molduras, solas e saltos de sapato e fibras, bolas de futebol e até mesmo em preservativos

  • Polímeros de adição: Formados pela reação de adição de um número muito grande de monômeros iguais, originando uma única molécula. Todos os átomos do monômero são incorporados na cadeia do polímero. O ponto de partida para as reações de adição é a quebra da ligação dupla carbono- carbono (C = C) presente nos compostos orgânicos. Quando essa ligação é quebrada, geralmente sob pressão, aquecimento ou por presença de algum catalisador, forma-se um radical com elétron ímpar. Esse elétron atua livremente, tornando o átomo de carbono altamente reativo. O radical se une então a outro radical, e começa uma reação em cadeia até que se formem longas estruturas como a descrita acima, a do polietileno. Agora você já sabe por que a Reação de adição se chama assim, ela permite somar mais carbonos à cadeia.

Ele é produzido por meio da reação entre o álcool etilenodiol (etileno-glicol) e o

ácido tereftálico (ácido p-benzenodioico):

Reação de polimerização para a obtenção do PET e algumas de suas aplicações

A principal aplicação desse polímero é na fabricação de garrafas plásticas para

refrigerantes. Se ele for misturado ao algodão, dará origem a um tecido conhecido

como tergal.

* Nlon: É uma poliamida, ou seja, é formado pela polimerização entre um diácido

carboxílico e uma diamina. A poliamida mais comum é o náilon- 66 , formado pela

reação entre o ácido hexanodioico (ácido adípico) e a 1,6-hexanodiamina:

Reação de polimerização do náilon 66 e sua aplicação em meia-calça

A principal aplicação do náilon é em meias, mas também é usado em confecções,

fibras têxteis, fabricação de tapetes, linhas de pescar, saturas cirúrgicas, cerdas

para escovas de dentes, velcros, acessórios elétricos, entre outros.