Explicamos o que são polímeros, como são classificados e a estrutura que apresentam. Além disso, quais são seus recursos e aplicativos.
O que são polímeros?
Os polímeros são chamados de um conjunto de macromoléculas normalmente orgânicas , resultantes das moléculas de ligação mais simples chamadas de monômeros por ligação química do tipo covalente . Estruturas moleculares longas são formadas unidas por forças diferentes ( ligações de hidrogênio , forças de Van der Waals ou interações hidrofóbicas).
Os polímeros podem ser de origem natural ou sintética , mas são sempre resultado de um processo denominado polimerização, no qual fenômenos como temperatura , tempo de reação ou a natureza dos monômeros determinam o comprimento da cadeia polimérica resultante.
Essas estruturas complexas são vitais para a evolução de seres vivos complexos (a molécula de DNA é um polímero), bem como de substâncias orgânicas industriais altamente versáteis, como plástico e outros derivados do petróleo .
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Características do polímero
Características químicas
Os polímeros geralmente têm a reatividade das moléculas que compõem os monômeros nas extremidades das cadeias. Os polímeros sintéticos não são muito reativos , embora a presença de ácidos e solventes orgânicos tenda a corroê-los rapidamente.
Características físicas
- Eles tendem a ser maus condutores de eletricidade , razão pela qual são freqüentemente usados como isolantes . É comum também apresentarem eletrocromismo (mudança de cor para eletricidade) e, em alguns casos, fosforescência ou fluorescência.
- Os polímeros são geralmente cristalinos nos casos de estruturas mais ordenadas, embora sua apresentação possa ser muito variada. Em baixas temperaturas eles podem adquirir mais dureza e propriedades vítreas, enquanto em altas temperaturas eles são mais elásticos até atingirem sua temperatura de fusão (Tf) na qual suas células derretem. Muito mais alta é a temperatura de decomposição, na qual as ligações entre os monômeros são quebradas.
- De um modo geral, o mais interessante sobre os polímeros são suas propriedades mecânicas: viscoelasticidade, elasticidade, escoamento plástico e fratura , que os tornam materiais ideais para muitas atividades industriais.
Origem dos polímeros
A palavra polímeros vem da união de duas palavras gregas: polys (“muitos”) e meros (“partes, segmentos”) , e foram assim denominados pela primeira vez em 1866 por Marcelino Berthelot.
Muitos dos materiais utilizados pela humanidade desde os tempos antigos são polímeros, como madeira , lã ou seda, e a partir de sua modificação foi possível obter formas mais resistentes e úteis .
O primeiro polímero totalmente sintético foi obtido em 1907, quando o holandês Leo Hendrik Baekeland desenvolveu a baquelita a partir de fenol e formaldeído.
Porém, o estudo formal dos polímeros começou em 1922 , quando o alemão Hermann Staudinger determinou (1926) que se tratava de longas cadeias moleculares e deu início ao processo de sua nomenclatura e compreensão, lançando as bases para a ciência macromolecular. Este último daria um impulso definitivo após a Segunda Guerra Mundial e a partir da segunda metade do século XX chegaria uma verdadeira revolução nos polímeros sintéticos.
Nomenclatura de polímero
Além dos padrões estabelecidos da IUPAC para nomear produtos químicos, os polímeros são freqüentemente nomeados levando o nome do monômero de base para sua conformação, precedido pelo prefixo poli (“muitos”). Por exemplo: poliestireno, polietileno, etc.
Outra forma comum é adicionar a palavra “borracha”, “borracha” ou “acrílico” antes do nome dos copolímeros. Por exemplo: borracha de estireno-butadieno, resina de fenol-formaldeído.
Por fim, existem alguns polímeros com nomes próprios , geralmente derivados das marcas que os comercializaram, como o náilon (poliamida), o teflon (politetrafluoroetileno) ou o neoprene (policloropreno).
Tipos de polímero
Dependendo de sua origem, os polímeros podem ser:
- Polímeros naturais . Eles são de origem natural, vindos da natureza. Por exemplo: ácidos nucléicos ou proteínas .
- Polímeros semi-sintéticos . Eles são obtidos a partir da transformação de polímeros naturais. Por exemplo: nitrocelulose.
- Polímeros sintéticos . Eles são obtidos industrialmente pelo manuseio de monômeros orgânicos. Por exemplo: nylon ou cloreto de polivinila (PVC).
De acordo com sua estrutura química, os polímeros podem ser:
- Polímeros orgânicos . São aqueles cuja cadeia principal de moléculas é composta principalmente de carbono (C).
- Polímeros orgânicos de vinil . Eles possuem apenas átomos de carbono em sua cadeia principal, embora também possam conter halogênios e estirenos em sua estrutura.
- Polímeros orgânicos não vinílicos . Eles possuem oxigênio (O) e nitrogênio (N) em sua cadeia principal, além de átomos de carbono.
- Polímeros inorgânicos . Eles podem ser baseados em enxofre (S) ou silício (Si).
Dependendo de sua estrutura, os polímeros podem ser:
- Homopolímeros . Eles são compostos do mesmo tipo de molécula que se repete.
- Copolímeros . Eles são compostos por dois ou mais tipos de moléculas que se repetem sucessivamente na cadeia.
Dependendo da estrutura de suas cadeias, os polímeros podem ser:
- Polímeros de cadeia reta . Eles são formados por longas cadeias de monômeros em linha reta.
- Polímeros radiais . Eles são compostos por estruturas circulares.
- Polímeros ramificados . Eles são formados por cadeias divergentes de polímeros, como os galhos de uma árvore.
Polimerização
O processo de construção dos polímeros é a polimerização e consiste na união por ligações covalentes dos diferentes monômeros que os compõem. Este processo pode ser de dois tipos:
- Por condensação . Resulta em copolímeros e homopolímeros, por meio da perda de uma pequena molécula (de água, por exemplo) em cada junção monomérica. É também conhecido como polimerização em estágio.
- Por adição . Ocorre em um processo de três fases: iniciação, propagação e término, durante o qual ocorre uma quebra homolítica e os monômeros se juntam. Nenhuma molécula de baixa massa molecular é liberada.
Defeitos de polímero
Os polímeros industriais costumam apresentar defeitos, que têm a ver com a distribuição não homogênea de seus monômeros ou com a contaminação da cadeia com elementos estranhos à substância. Esses defeitos geralmente não são visíveis a olho nu e requerem exame por microscópios LUMOS.
Aplicações de polímero
Os polímeros são extremamente versáteis. Sua resistência à condução elétrica os torna ideais para revestimentos e isolantes . Alguns, com um ponto de fusão muito alto, também são usados para isolar termicamente utensílios de cozinha. Noutros casos, são materiais de construção adequados para revestimentos e impermeabilização ou como material estrutural.
Muitos polímeros derivados do petróleo são a matéria-prima para fazer plásticos de todos os tipos e funções, desde recipientes, ferramentas, peças, brinquedos, etc.
Exemplos de polímero
Os polímeros são extremamente abundantes no mundo. Alguns conhecidos são:
- Celulosa . É o biopolímero com o qual a madeira e o papel são feitos .
- DNA . É o ácido desoxirribonucléico presente no núcleo de nossas células é um bom exemplo de polímero natural.
- O PCV . O cloreto de polivinila é obtido pela polimerização do cloreto de vinila e é um dos derivados de plástico mais versáteis que existem.
- Amido . É uma substância branca, inodora e insípida, composta por dois tipos de açúcares . É utilizado pelas plantas como material de reserva de energia.
- Nylon . Conhecida como náilon ou náilon, é uma poliamida utilizada na fabricação de meias femininas tradicionais, bem como em cordas, pára-quedas e milhares de outros insumos têxteis.
- Baquelite . É a primeira substância plástica sintética. É utilizado na produção industrial de invólucros para eletrodomésticos, utensílios de cozinha e boquilhas para tonéis de vinho tradicionais.
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