03-Sintese da Baquelite-1

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<p>UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ</p><p>CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA</p><p>QUÍMICA EXPERIMENTAL - 207</p><p>ENGENHARIA QUÍMICA</p><p>Resina Fenol-Formol (Síntese da Baquelite)</p><p>Acadêmicos: RA:</p><p>Álefe Zenichiro Yabusame 135653</p><p>Felipe Ferraz Coelho Barboza 134584</p><p>Luana Camargo de Paula Trindade 131130</p><p>Murielk Sebrian Valvassore 142149</p><p>Prof. Paulo Cesar S. Pereira</p><p>MARINGÁ</p><p>2024</p><p>1 - INTRODUÇÃO</p><p>1.1 – Fundamentação teórica</p><p>O termo polímero tem origem do grego poli, que significa muito, e mero, que significa</p><p>unidade de repetição. Dessa forma, o polímero trata-se de uma macromolécula composta de</p><p>muitas unidades repetidas ligadas por ligação covalente, no qual o monômero é a matéria-prima</p><p>para produção do polímero.</p><p>Os polímeros podem ser divididos em três classes, que são os plásticos, borrachas e fibras.</p><p>Essas classes são definidas de acordo com a estrutura química, número de meros por cadeia e do</p><p>tipo de ligação covalente.</p><p>O comprimento da molécula, ou seja, sua massa molar influência nas suas propriedades</p><p>físicas, assim os polímeros que envolvem grandes valores de massa molar possuem grandes</p><p>variações em suas propriedades. Dessa forma, alterações no tamanho da molécula, provoca</p><p>mudanças nas suas propriedades física, o que é um ponto vantajoso, permitindo produzir</p><p>comercialmente vários tipos de polímeros.</p><p>Os polímeros, normalmente chamados de plásticos na engenharia, podem ser divididos em</p><p>termoplásticos e termorrígidos. Os plásticos termorrígidos após o resfriamento e endurecimento,</p><p>mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original. São rígidos e duráveis, utilizados</p><p>nas indústrias automobilística e aeronáutica. Já os termoplásticos, são menos rígidos do que os</p><p>termorrígidos e podem ficar amaciados com o aquecimento, voltando à sua forma original. São</p><p>facilmente maleáveis para produzir filmes, fibras e embalagens.</p><p>Como mencionado, o monômero é utilizado para a produção do polímero, de modo que</p><p>quando os monômeros são combinados quimicamente para formar as macromoléculas é</p><p>denominado reações de polimerização que pode ser por condensação e adição.</p><p>Na reação de polimerização por condensação, é necessário dois monômero apresente o</p><p>grupo funcional iguais ou diferentes que perdem simultaneamente átomos ou grupos, resultando</p><p>em valências livres. Logo, ocorre a eliminação do hidrogênio d monômero que se une a um</p><p>halogênio, OH, NH2, entre outros. Por exemplo, a reação de formação do PET apresentada na</p><p>Figura 1.</p><p>Figura 1 - Ilustração da reação de polímerização para obtenção do PET.</p><p>Já a reação de polimerização por adição, as estruturas se ligam devido a existência de</p><p>insaturações que são rompidas, assim surgindo uma valência livre em cada carbono na</p><p>extremidade da molécula, dessa forma as moléculas serão adicionadas as outras repetidas vezes.</p><p>As reações de adições podem produzir polímeros denominados homopolímeros (possuem meros</p><p>iguais) e copolímeros (meros diferentes). Um exemplo dessa reação é o polietileno que é obtido</p><p>por meio de milhares de moléculas de etileno apresentada na Figura 2.</p><p>Figura 2 - Ilustração da reação de polímerização do polietileno.</p><p>O primeiro polímero sintético que foi usado em escala comercial foi a resina</p><p>fenol-formaldeído, desenvolvida pelo químico belga Leo Baekeland, conhecida comercialmente</p><p>como baquelite. As resinas fenólicas são produzidas através da reação de polimerização entre</p><p>fenóis e aldeídos ou vários de seus derivados. As resinas de fenol e formaldeído são amplamente</p><p>utilizadas para vernizes, compostos moldáveis, adesivos, entre outros. Essas resinas são designadas</p><p>para atender a demanda de mercado, onde o objetivo é a segurança contra o fogo, sendo utilizados</p><p>nas construções de peças e partes internas e externas de veículos, aeronaves, prédios públicos,</p><p>túneis, embarcações, entre outros.</p><p>1.2 – Objetivos</p><p>- Preparar a resina fenol-formal (baquelite)</p><p>- Observar uma reação em cadeia</p><p>2 - PROCEDIMENTOS</p><p>2.1. Materiais utilizados:</p><p>- Frasco de vidro;</p><p>- Recipiente para banho maria</p><p>- Conta gotas;</p><p>2.2. Reagentes utilizados:</p><p>- Fenol;</p><p>- Formol a 37 %;</p><p>2.3. Procedimentos experimentais:</p><p>-Em um frasco de vidro foi adicionado 3 mL de fenol liquefeito e 5 mL de formol a</p><p>37%.</p><p>- Em seguida, a mistura foi aquecida em banho-maria, certificando–se que a àgua não</p><p>foi aquecida até o ponto de ebulição.</p><p>- Depois de aquecida por um determinado tempo, o frasco foi retirado e adicionou-se</p><p>cuidadosamente à solução ácido clorídrico concentrado, gota a gota, em quantidade</p><p>suficiente. Observando a formação de um líquido oleoso quase incolor.</p><p>- Por fim, foi realizado o resfriamento e ocorreu a solidificação formando uma massa</p><p>dura que é o baquelite.</p><p>3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO</p><p>Durante a realização do experimento, a temperatura ambiente se encontrava pouco abaixo</p><p>de , por esse motivo, quando foi-se utilizar a pipeta para retirar o fenol, o líquido, dentro do15 0𝐶</p><p>instrumento e do bequer de onde estava sendo retirado, solidificou-se. Em virtude desse ocorrido,</p><p>foi necessário ferver água para preparar um banho-maria e tentar descongelar a substância.</p><p>Feito o descongelamento, tentou-se novamente dar sequência ao experimento, dessa vez</p><p>com êxito em colocar 3 mL de fenol liquefeito e 5 mL de formol a 37%, colocando a mistura em um</p><p>frasco transparente e levando-a a um banho-maria. Após isso, foi-se adicionando com cuidado</p><p>ácido clorídrico na mistura para que a reação ocorresse, contudo, apesar da grande quantidade de</p><p>ácido colocado, a mistura não reagiu.</p><p>Visto isso, supôs-se duas hipóteses para justificar tal comportamento, a primeira,</p><p>incentivada pelo ocorrido anterior, foi em função da temperatura do ambiente por estar baixa, e a</p><p>segunda, tendo em vista que o recipiente que guardava o HCl não especificava sua concentração,</p><p>foi de que o ácido podia estar muito diluído. Analisando tais propostas com cuidado, viu-se que, a</p><p>segunda hipótese era mais plausível, uma vez que temperaturas baixas poderiam influenciar a</p><p>velocidade da reação mas não impedi-la, já a concentração do ácido clorídrico é crucial para a</p><p>catálise da reação, uma vez que atua como catalisador ácido, fornecendo íons de hidrogênio ( )𝐻+</p><p>que aceleram a reação de polimerização.</p><p>Assim, com o auxílio do professor, preparou-se uma última amostra e, utilizando de outro</p><p>ácido clorídrico, dessa vez com especificações que comprovaram seu estado concentrado, a</p><p>substância reagiu e formou um sólido dentro do frasco, entretanto, não foi possível distinguir com</p><p>clareza a cor da baquelite formada, em virtude do frasco utilizado nessa amostra ser marrom e,</p><p>supondo que obtivesse a mesma cor de experimentos anteriores feitos por outras pessoas,</p><p>supôs-se que teria adquirido uma cor rósea.</p><p>Tal coloração adquirida se diferencia da cor comum da baquelite, que costuma apresentar</p><p>uma coloração típica próxima ao marrom, isso pode ser devido a impurezas presentes nos</p><p>reagentes ou reações secundárias.</p><p>4 - CONCLUSÃO</p><p>O experimento realizado para a preparação de resina fenol-formol (baquelite) demonstrou a</p><p>importância das condições experimentais, como temperatura e concentração dos reagentes, para o</p><p>sucesso da reação de polimerização. Apesar das dificuldades iniciais causadas pela baixa</p><p>temperatura ambiente e possível diluição do ácido clorídrico não apresentada, foi possível obter a</p><p>baquelite após ajustes no procedimento e uso de reagentes adequados. A diferença na coloração</p><p>observada no produto final pode ser atribuída a impurezas ou variações na reação, o que ressalta a</p><p>necessidade de controle rigoroso das condições experimentais para obter resultados consistentes.</p><p>5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:</p><p>CANEVAROLO, S. V. J., Ciência dos Polímeros: Um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 2º</p><p>edição. São Paulo, Artliber Editora Ltda., 2006.</p><p>RENDA, C. G., Estudo da resina fenólica fenol/formaldeído e sua aplicação como matriz na</p><p>preparação de nanocompósitos polímericos contendo nanotubos de carbono. Dissertação de</p><p>Mestrado em Ciência e Engenharia de</p><p>Materiais - Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL).</p><p>Alfenas, 2015.</p><p>Reações de Polimerização: Métodos e Técnicas para Desenvolver a Química de Polímeros Sintéticos.</p><p>Disponível em:</p><p><https://www.mt.com/br/pt/home/applications/L1_AutoChem_Applications/L2_ReactionAnalysis/</p><p>L2_Polymerization.html> Acesso: 16 ago. 2024.</p><p>WANDERLEY, B. L. Síntese e caracterização de nanocompósitos de fenol-formaldeído reforçados</p><p>com argila montmorilonita. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Escola de Engenharia, USP,</p><p>Lorena, 2010.</p>