Prévia do material em texto
Polímeros Aplicações e propriedades: soluções seguras e sustentáveis para o meio ambiente 3ª Série Roteiro de Aula Objeto de conhecimento Polímeros Habilidade EM13CNT307: Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano. O que são Polímeros? Polímeros do grego: Poli = muitos Meros = partes São macromoléculas formadas a partir de unidades repetidas monômeros Monômero Etileno Polímero Polietileno n pode variar de 2.000 a 100.000 Polietileno O polietileno está presente: Sacolas e embalagens plásticas Filmes de embalagens Fraldas descartáveis Polímeros naturais Ocorrem na natureza. São derivados de plantas e animais. LÁTEX ALGODÃO, LÃ PROTEÍNAS polissacarídeos (amido, celulose e glicogênio) Polímeros sintéticos São produzidos em laboratório São obtidos por processos de polimerização a partir de substâncias como o o Petróleo e derivados Polietileno - PE Polipropileno - PP Policloreto de vinila - PVC Poliacetato de vinila - PVA Teflon Polietileno tereftalato - PET Polímeros de Adição Resultados da “soma” de moléculas de monômeros iguais entre si Polipropileno (PP): P,T Catalisadores PolipropilenoPropileno monômero Polímero Polímeros de Adição Cloreto de polivinila (PVC) Cloreto de polivinilaCloreto de vinila monômero Polímero P,T Catalisadores Polímeros de Adição Poliestireno P,T Catalisadores PoliestirenoEstireno monômero Polímero Quando aquecido com substâncias que produzem gases, incha, dando origem ao isopor! Polímeros de Adição Poliacetato de vinila (PVA) P,T Catalisadores Poliacetato de vinila (PVA)Acetato de vinila monômero Polímero usado em gomas de mascar, tintas, adesivos Polímeros de Adição Teflon P,T Catalisadores TeflonTetraflúor-etileno monômero Polímero alta resistência ao calor e aos reagentes químicos! Polímeros de Adição Borracha natural P,T Catalisadores Tubos e mangueiras Isopreno Poli-isopreno Solas de sapato Bandas elásticas Pneumáticos Copolímeros São obtidos por meio de dois ou mais monômeros Diferentes Buna-N (Borracha sintética) Formado a partir de: Acrilonitrila buta-1,3-dieno Buna-N (Borracha sintética) ❖É uma borracha especial Usada em: pneus de carro mangueiras para líquidos corrosivos Copolímeros São formados a partir de dois monômeros, com eliminação de uma molécula mais simples. Exemplo: baquelite Molécula eliminada Polímeros de Condensação P,T Catalisadores baquelite A baquelite está presente: discos musicais tomadas, interruptores bolas de bilhar Poliésteres Polímeros de Condensação Obtidos por: poliácido + poliálcool reação de esterificação P,T CatalisadoresÁcido tereftálico Etileno glicol Politereftalato de etileno (poliéster) Náilons Polímeros de Condensação Resultam da condensação de diaminas com diácidos P,T Catalisadores Diamina Diácido Poliamida (náilon-66) linhas de pescar fibras têxteis Polímeros de Condensação Kevlar pertence à classe das aramidas: mais resistente do que o náilon e do que o aço é uma fibra Kevlar capacetes das forças armadas coletes à prova de balas roupas contra incêndio Polímeros de Condensação Policarbonatos Têm o grupo esterificado por fenóis Usados em visores e janelas de avião. Têm alta resistência mecânica São transparentes Um exemplo importante é o lexan Policarbonato (lexan) Polímeros de Condensação Resinas Epóxi São formadas a partir de uma dada reação entre bisfenois e epicloridrina: P,T Catalisadores Bisfenol Epicloridrina Resina epóxi usadas em tintas usadas como adesivos Polímeros de Condensação Poliuretanos Formados a partir reação entre diisocianatos e etileno-glicol P,T Catalisadores 2-4-tolueno-diisocianato Etileno-glicol Poliuretano fabricação de espumas para colchões e travesseiros isolamentos térmicos e acústicos Estrutura dos Polímeros Esses polímeros formam fios que se mantêm isolados uns dos outros. Polímeros lineares São termoplásticos! Podem ser moldados: Quando aquecidos Amolecem Quando resfriado Endurecem Não perdem suas propriedades!! o Polietileno de baixa densidade (PEBD); o Polietileno de alta densidade (PEAD) Estrutura dos Polímeros o Polietileno de alta densidade (PEAD) o Polietileno de baixa densidade (PEBD) é usado para a produção de sacolas, de filmes para embalagens, etc. Mais flexível • Maior massa molecular; • Mais denso; • Mais rígido. Usado em copos, canecas, utensílios de cozinha etc. Estrutura dos Polímeros Formam ligações em todas as direções do espaço (são tridimensionais). Polímeros tridimensionais São termofixos! Não podem ser moldados: Borracha dura e baquelite Considerando o que já aprendemos... Você acha que os polímeros são maléficos ou benéficos para a sociedade? De que forma os polímeros são maléficos para a sociedade? Por quê? Maléficos Benéficos 8/2/20XX 26 Plásticos São polímeros sintéticos! O plástico pode levar mais de 400 anos para se decompor! GRANDE ACÚMULO falta de espaço em aterros sanitários lixões a céu aberto, contaminam a água e lençóis freáticos Reciclagem dos Plásticos Derretimento Remodelagem ou Os termofixos são difíceis de serem reciclados. Alguns polímeros não podem ser derretidos em conjunto C ó d ig o s d e id e n tific a ç ã o 1 2 3 4 5 6 7 Poliéster (PET) Polietileno rígido (PEAD) Poli(cloreto de vinila) (PVC) Polietileno flexível (PEBD) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) Demais plásticos Reciclagem dos Plásticos Reciclagem Mecânica moagem, lavagem, aglutinação,secagem e reprocessamento Originando grânulo que são remodelados. Reciclagem Química reprocessamento para criação de outros materiais. ÁGUA ENGARRAFADA “Uma pessoa que bebe em média 2 litros de água mineral por dia ao final de um ano terá consumido 1.460 garrafas de meio litro.” Danos causados pela fabricação de garrafas: PERUZZO;CANTO, 2006. • Libera na atmosfera 200 g de partículas poluentes; • Emite 4,6 quilogramas de dióxido de carbono (CO2); • Consome 505 quilowatts-hora de energia; • Cada garrafa leva cerca de 100 anos p/ se decompor “No Brasil, menos da metade de todas as garrafas PET é reciclada.” SACOLAS PLÁSTICAS https://www12.senado.leg.br/radio/1/noticia/2022/10/21/stf-decide-que-municipios-podem-exigir-uso-de-sacolas-biodegradaveis https://www12.senado.leg.br/radio/1/noticia/2022/10/21/stf-decide-que-municipios-podem-exigir-uso-de-sacolas-biodegradaveis Como você pode ajudar? No supermercado Em casa levar ecobags ou sacolas de feira comprar produtos com embalagens biodegradáveis Adote garrafas retornáveis tente reutilizar embalagens de plástico separe para a devida coleta de material reciclável. Evite o uso de descartáveis, como copos, talheres e pratinhos. Como você pode ajudar? Plástico biodegradável Plástico da mamona - obtido a partir do óleo vegetal São degradados pela ação de microrganismos presentes no meio ambiente Plástico de açúcar - obtido a partir da cana-de-açúcar Link para o artigo: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc22/a03.pdf Usar impresso com os alunos! http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc22/a03.pdf Plásticos condutores Geralmente os plásticos não conduzem a corrente elétrica. Mas polímeros com ligações duplas conjugadas podem ser condutores de eletricidade em algumas condições Adição de substâncias que podem ceder ou retirar elétrons acetileno poliacetileno Pilhas e baterias com esses polímeros seriam mais leves e menos poluentes do que as baterias de chumbo, níquel, cádmio, etc. O dilema dos recipientes plásticos descartáveisUma grande rede de delivery de alimentação está repensando o uso de materiais plásticos descartáveis para embalar seus produtos. Eles precisam decidir qual a forma mais segura de utilizar esses produtos: 1. Utilizando esses recipientes de forma segura sem impactar tanto o meio ambiente; 2. buscar alternativas mais sustentáveis Quais pontos a empresa pode analisar sobre as propriedades dos polímeros relacionando com a segurança e sustentabilidade para tomar uma decisão adequada sobre o uso de recipientes plásticos descartáveis? Atividade 1. (VUNESP-SP) Polivinilpirrolidona, polímero presente em sprays destinados a embelezar os cabelos, tem a seguinte estrutura: Exercícios O monômero que se utiliza na síntese deve ser: 2. (FUVEST-SP) Qual das moléculas representadas abaixo tem estrutura adequada à polimerização, formando macromoléculas? Exercícios O mecanismos de polimerização mais comum é com monômeros que contém uma dupla ligação. 3. (Uespi) Polímeros são compostos químicos de moléculas muito grandes, formadas pela reação de moléculas pequenas chamadas monômeros. Atualmente, vivemos cercados por polímeros sintéticos, na forma de plásticos, de fibras sintéticas, de borrachas sintéticas etc. Entre os polímeros abaixo, assinale aquele que pode ser extraído de vegetais. a) Celulose. b) Baquelite. c) Nylon. d) Policloreto de vinila, PVC. e) Polietileno. Exercícios O polímero que pode ser extraído dos vegetais é a celulose (polissacarídeo). 4. (Ita) Assinale a opção que apresenta a fórmula molecular do polímero que pode conduzir corrente elétrica. a) –[-CH2 – CH2 –]-n b) b) –[-CH = CH–]-n c) c) –[-CF2 – CF2 –]-n d) d) –[-CHCH3 – CH2 –]-n e) e) –[-CHOH – CH2 –]-n Exercícios Apresentam duplas ligações conjugadas. ... –CH=CH–CH=CH–CH=CH–CH=CH–CH=CH–CH=CH–… 5. (PUCCAMP-SP) A baquelite ainda é bastante utilizada em utensílios domésticos e materiais elétricos. É polímero de condensação, formado pela reação de fenol com formaldeído, ocorrendo “eliminação” de uma substância composta. Exercícios O produto de eliminação, indicado na equação acima, é a) o etanol. b) o gás carbônico. c) a água. d) o próprio fenol. e) o próprio formaldeído. H2O 6. (FUVEST-SP) Cianeto de vinila pode ser produzido como está equacionado abaixo. Analogamente, o ácido acético pode se adicionar ao acetileno, produzindo um composto insaturado. A polimerização deste último produz o polímero poliacetato de vinila. Exercícios a) Escreva a fórmula estrutural do produto de adição do ácido acético ao acetileno. b) Dê a fórmula estrutural da unidade que se repete na cadeia do poliacetato de vinila. 7. (Unip-SP) Lexan é um plástico transparente como o vidro e tão resistente quanto o aço. É empregado na fabricação de janelas à prova de bala e visores dos capacetes de astronautas. O lexan apresenta a estrutura: Exercícios Pode-se afirmar que o Lexan é: a) uma poliamida b) um poliéster c) um policarbonato d) uma policetona e) um poliéter 8. (Unisinos-RS) Polímeros (do grego poli, "muitas", meros, "partes") são compostos naturais ou artificiais formados por macromoléculas que, por sua vez, são constituídas por unidades estruturais repetitivas, denominadas _______________ . Assim, entre outros exemplos, podemos citar que o amido é um polímero originado a partir da glicose, que o polietileno se obtém do etileno, que a borracha natural, extraída da espécie vegetal hevea brasiliensis (seringueira), tem como unidade o __________ e que o polipropileno é resultado da polimerização do ___________. As lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por: Exercícios a) elastômeros, estireno e propeno. b) monômeros, isopreno e propeno. c) anômeros, cloropreno e neopreno. d) monômeros, propeno e isopreno. e) elastômeros, eritreno e isopreno. 8. (Unisinos-RS) Polímeros (do grego poli, "muitas", meros, "partes") são compostos naturais ou artificiais formados por macromoléculas que, por sua vez, são constituídas por unidades estruturais repetitivas, denominadas _______________ . Assim, entre outros exemplos, podemos citar que o amido é um polímero originado a partir da glicose, que o polietileno se obtém do etileno, que a borracha natural, extraída da espécie vegetal hevea brasiliensis (seringueira), tem como unidade o __________ e que o polipropileno é resultado da polimerização do ___________. As lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por: Exercícios a) elastômeros, estireno e propeno. b) monômeros, isopreno e propeno. c) anômeros, cloropreno e neopreno. d) monômeros, propeno e isopreno. e) elastômeros, eritreno e isopreno. 9. (UEL-PR) Náilon e borracha sintética podem ser citados como exemplos de: a) hidratos de carbono. b) proteínas. c) lipídios. d) polímeros. e) enzimas. Exercícios 10. Compare os polímeros termoplásticos e termofixos com base nas propriedades mecânicas após aquecimento e de acordo com a estrutura molecular: a) Termofixos amaciam quando aquecidos e endurecem quando resfriados; termoplásticos endurecem após aquecimento e posterior aquecimento não leva ao amaciamento. Termofixos têm estrutura linear e ramificada; termoplásticos, estrutura em rede e ligação cruzada. b) Termofixos amaciam quando aquecidos e endurecem quando resfriados; termoplásticos endurecem após aquecimento e posterior aquecimento não leva ao amaciamento. Termoplásticos têm estrutura linear e ramificada; termofixos, estrutura em rede e ligação cruzada. c) Termoplásticos amaciam quando aquecidos e endurecem quando resfriados; Termoplásticos têm estrutura linear e ramificada; termofixos, estrutura em rede e ligação cruzada. d) Termoplásticos amaciam quando aquecidos e endurecem quando resfriados; termofixos endurecem após aquecimento e posterior aquecimento não leva ao amaciamento. Termofixos têm estrutura linear e ramificada; termoplásticos, estrutura em rede e ligação cruzada. Exercícios CANTO, Eduardo Leite do e PERUZZO, Francisco Miragaia. Química: na abordagem do cotidiano. v. 3, 4ª ed. Ed Moderna, São Paulo, 2010. REIS, Martha. Química: meio ambiente, cidadania e tecnologia. v. 3, 1ª ed. Ed FTD, São Paulo, 2010. CANTO, Eduardo Leite do e PERUZZO, Francisco Miragaia. Química: na abordagem do cotidiano. v. 3, 4ª ed. Ed Moderna, São Paulo, 2010. FELTRE, Ricardo. Química Orgânica. v. 3, 6.ed. São Paulo: Moderna, 2004. LISBOA, J. C. F. Ser Protagonista Química. v. 3, Editora SM. 2011. SANTOS, W.; MOL, G. Química cidadã. Vol 3, 2ª ed. Ed Nova Geração, São Paulo, 2013. REFERÊNCIAS Slide 1: Polímeros Slide 2: Roteiro de Aula Slide 3: O que são Polímeros? Slide 4: Polietileno Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13: Copolímeros Slide 14: Copolímeros Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22: Estrutura dos Polímeros Slide 23: Estrutura dos Polímeros Slide 24: Estrutura dos Polímeros Slide 25: Considerando o que já aprendemos... Slide 26: Plásticos Slide 27: Reciclagem dos Plásticos Slide 28 Slide 29: Reciclagem dos Plásticos Slide 30: ÁGUA ENGARRAFADA Slide 31: SACOLAS PLÁSTICAS Slide 32: Como você pode ajudar? Slide 33: Como você pode ajudar? Slide 34: Plástico biodegradável Slide 35: Plásticos condutores Slide 36: Atividade Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48