Polímeros sintéticos: propriedades, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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o polímeros sintéticos são todos aqueles feitos à mão humana em laboratórios ou em escala industrial. Estruturalmente, eles consistem na união de pequenas unidades, chamadas monômeros, que se ligam para formar o que é conhecido como cadeia ou rede polimérica.

A parte superior inferior ilustra a estrutura polimérica do tipo "espaguete". Cada ponto preto representa um monômero, ligado a outro por uma ligação covalente. A sucessão de pontos resulta no crescimento das cadeias poliméricas, cuja identidade dependerá da natureza do monômero.

Além disso, a grande maioria de seus monômeros são derivados de petróleo. Isso é feito por meio de uma série de processos que consistem na redução do tamanho dos hidrocarbonetos e de outras espécies orgânicas para a obtenção de moléculas pequenas e sinteticamente versáteis.

Propriedades

Assim como as estruturas possíveis dos polímeros são diversas, o mesmo ocorre com suas propriedades. Estes vão de mãos dadas com a linearidade, a ramificação (ausente na imagem das cadeias), as ligações e os pesos moleculares dos monômeros.

No entanto, apesar de existirem padrões estruturais que definem as propriedades de um polímero - e, portanto, seu tipo - a maioria deles possui algumas propriedades e características em comum. Alguns deles são:

- Eles têm custos de produção relativamente baixos, mas altos custos de reciclagem.

- Devido ao grande volume que suas estruturas podem ocupar, são materiais pouco densos e, além disso, mecanicamente muito resistentes.

- São quimicamente inertes, ou suficientes para resistir ao ataque de substâncias ácidas (HF) e básicas (NaOH).

- Faltam bandas de condução; portanto, eles são maus condutores de eletricidade.

Tipos

Os polímeros podem ser classificados com base em seus monômeros, seu mecanismo de polimerização e suas propriedades.

Um homopolímero é aquele que consiste em unidades monoméricas de um único tipo:

100A => A-A-A-A-A-A-A ...

Enquanto um copolímero é aquele que é feito de duas ou mais unidades monoméricas diferentes:

20A + 20B + 20C => A-B-C-A-B-C-A-B-C ...

As equações químicas acima correspondem a polímeros sintetizados por adição. Nestes, a cadeia ou rede de polímero cresce à medida que mais monômeros se ligam a ela.

Por outro lado, para polímeros via condensação, a ligação do monômero é acompanhada pela liberação de uma pequena molécula que "condensa":

A + A => A-A + p

A-A + A => A-A-A + p…

Em muitas polimerizaçõesp= H₂Ou, como com polifenóis sintetizados com formaldeído (HC₂= O).

De acordo com suas propriedades, os polímeros sintéticos podem ser classificados como:

Termoplásticos

Eles são polímeros lineares ou pouco ramificados, cujas interações intermoleculares podem ser superadas pelo efeito da temperatura. Isso resulta em seu amolecimento e moldagem, e os torna mais fáceis de reciclar.

Termostável

Ao contrário dos termoplásticos, os polímeros termofixos possuem muitas ramificações em suas estruturas poliméricas. Isso permite que resistam a altas temperaturas sem deformar ou derreter, devido às suas fortes interações intermoleculares.

Elastômeros

São aqueles polímeros capazes de resistir a uma pressão externa sem quebrar, deformar e depois retornar à sua forma original.

Isso ocorre porque suas cadeias de polímero estão conectadas, mas as interações intermoleculares entre elas são fracas o suficiente para ceder sob pressão.

Quando isso ocorre, o material distorcido tende a arranjar suas correntes em um arranjo cristalino, "desacelerando" o movimento causado pela pressão. Então, quando isso desaparece, o polímero retorna ao seu arranjo amorfo original.

Fibras

São polímeros com baixa elasticidade e extensibilidade graças à simetria de suas cadeias poliméricas e à grande afinidade entre elas. Essa afinidade permite que eles interajam fortemente, formando um arranjo cristalino linear resistente ao trabalho mecânico.

Este tipo de polímero encontra uso na fabricação de tecidos como algodão, seda, lã, náilon, etc.

Exemplos

Nylon

O nylon é um exemplo perfeito de polímero do tipo fibroso, que encontra muitos usos na indústria têxtil. Sua cadeia polimérica consiste em uma poliamida com a seguinte estrutura:

Esta corrente corresponde à estrutura do nylon 6,6. Se você contar os átomos de carbono (cinza) começando e terminando com aqueles anexados à esfera vermelha, haverá seis.

Da mesma forma, existem seis carbonos que separam as esferas azuis. Por outro lado, as esferas azul e vermelha correspondem ao grupo amida (C = ONH).

Esse grupo é capaz de interagir por meio de ligações de hidrogênio com outras cadeias, que também podem adotar um arranjo cristalino graças às suas regularidades e simetrias.

Em outras palavras, o náilon possui todas as propriedades necessárias para ser qualificado como fibra.

Policarbonato

É um polímero plástico transparente (principalmente termoplástico) com o qual são feitas janelas, lentes, tetos, paredes, etc. A imagem acima mostra uma estufa feita de policarbonatos.

Como é sua estrutura polimérica e de onde vem o nome policarbonato? Neste caso, não se refere estritamente ao ânion CO₃^2-, mas para este grupo participando de ligações covalentes dentro de uma cadeia molecular:

Assim, R pode ser qualquer tipo de molécula (saturada, insaturada, aromática, etc.), resultando em uma ampla família de polímeros de policarbonato.

Poliestireno

É um dos polímeros mais comuns na vida diária. Os copos plásticos, brinquedos, itens de computador e televisão, e a cabeça do manequim na imagem acima (assim como outros objetos) são feitos de poliestireno.

Sua estrutura polimérica consiste na união de n estirenos, formando uma cadeia com alto componente aromático (os anéis hexagonais):

O poliestireno pode ser usado para sintetizar outros copolímeros, como o SBS (Poli (estireno-butadieno-estireno)), que é usado nas aplicações que requerem borracha resistente.

Politetrafluoroetileno

Também conhecido como Teflon, é um polímero presente em muitos utensílios de cozinha com ação antiaderente (panelas pretas). Isso permite que os alimentos sejam fritos sem a necessidade de adicionar manteiga ou outra gordura.

Sua estrutura consiste em uma cadeia polimérica "recoberta" por átomos de F em ambos os lados. Esses F's interagem muito fracamente com outras partículas, como as gordurosas, evitando que grudem na superfície da panela.

Referências

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