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MÓDULO 30 POLÍMEROS Definição Os polímeros são macromoléculas (moléculas grandes) obtidas pela combinação de um número muito grande de moléculas menores denominadas monômeros. O processo em que isso é feito chama‐se polimerização. Na natureza existem alguns polímeros: celulose, proteínas, látex. Os químicos também criaram polímeros sintéticos, "copiando" os polímeros naturais. Os polímeros podem ser classificados pelo tipo de monômero. Assim, temos: Homopolímeros: formados por um único tipo de monômero. Exemplos: amido, celulose, polietileno, poliestireno. Simbolicamente, podemos imaginar o monômero como sendo o elo de uma corrente, e o polímero como sendo a própria corrente: Copolímeros: formados por dois (ou mais) tipos de monômeros. Exemplos: proteínas, ácidos nucleicos, PET, náilon. Polímeros Sintéticos Os polímeros sintéticos podem ser classificados basicamente em dois grupos: de adição e de condensação. Polímeros por Adição São os polímeros formados a partir de um monômero que deve ser um composto insaturado. A polimerização se dá por meio de reação de adição (rompimento de ligação π e formação de duas novas ligações σ), como mostra o esquema. A figura a seguir mostra algumas aplicações dos principais polímeros de adição: Simbolicamente, podemos imaginar esse tipo de polímero como uma corrente formada por elos diferentes: Os copolímeros são classificados em alternados, aleatórios, em blocos e enxertados (ou grafitzados). Observe o esquema a seguir: Veja, a seguir, alguns polímeros de adição: 1 MÓDULO 30 POLÍMEROS Polietileno O polietileno faz parte da maioria dos plásticos produzidos no mundo. É formado por moléculas apolares por se tratar de um hidrocarboneto. Possui alta resistência à umidade e aos ataques químicos, mas baixa resistência mecânica. É muito empregado, industrialmente, para a fabricação de diferentes tipos de embalagens, recipientes, sacos, tubos, brinquedos, isolantes elétricos etc. Devido à natureza da reação de polimerização, pode‐se ter dois tipos básicos de polietileno: o polietileno de alta densidade (PEAD) e o polietileno de baixa densidade (PEBD). O PEAD possui moléculas de cadeias longas lineares, com cerca de 100 mil unidades estruturais repetitivas e constituem materiais compactos e altamente resistentes. O PEBD é formado por moléculas de cadeia menores ramificadas, constituindo materiais mais flexíveis e com menor resistência física. As interações presentes no PEAD e no PEBD sã do tipo dipolo instantâneo – dipolo induzido. Entretanto, o impedimento espacial provocado pelas ramificações dificulta o empacotamento das cadeias poliméricas. Por esta razão, as forças intermoleculares que mantém as cadeias poliméricas unidas tendem a ser mais fracas em polímeros ramificados. Por isso o PEBD é bastante flexível e pode ser utilizado como saco plástico para embalagens, enquanto que o PEAD é bastante duro e resistente, sendo utilizado em garrafas, brinquedos, etc. Politetrafluoretileno (Teflon) O politetrafluoretileno, conhecido como teflon, é um polímero que ganhou espaço na cozinha de nossas casas. Obtido a partir do monômero tetrafluoretileno (F2C=CF2), esse polímero é muito utilizado no revestimento de panelas, por sua elevada temperatura de fusão (327oC), resistência química e baixo coeficiente de atrito. Essas mesmas propriedades permitem que o teflon tenha uma ampla aplicação industrial (próteses, rolamentos, isolantes elétricos etc.) e em laboratórios químicos (cadinhos, torneiras, revestimentos etc.). As cadeias poliméricas do teflon, assim como as do PEAD, são apolares e estabelecem interações intermoleculares exclusivamente do tipo dipolo instantâneo – dipolo induzido. Entretanto, como os átomos de flúor possuem mais elétrons do que os átomos de hidrogênio, as moléculas do teflon são mais polarizáveis e estabelecem interações mais intensas do que as estabelecidas pelas moléculas do PEAD. Isso explica a maior resistência do teflon ao aquecimento quando comparado ao PEAD. Policloreto de Vinila (PVC) O policloreto de vinila (PVC), obtido a partir do cloroeteno (ou cloreto de vinila), constitui materiais duros, com boas resistências térmica e elétrica. Com ele, são fabricados materiais hidráulicos, telhas, recipientes (por exemplo, as embalagens de xampu) etc. Se associados a plastificantes, torna‐se mais flexível, podendo ser utilizado na fabricação de mangueiras, luvas, sapatos, “couros sintéticos”, fitas vedantes, pisos, garrafas plásticas, filmes de PVC (películas para embalar alimentos) etc. 2 MÓDULO 30 POLÍMEROS As cadeias poliméricas do PVC são polares e interagem por dipolo instantâneo – dipolo induzido e dipolo permanente – dipolo permanente. Assim, as interações intermoleculares do PVC são mais intensas do que as do PEAD, o que justifica a diferença entre suas temperaturas de ebulição (TEPVC > TEPEAD). Polipropileno (PP) O polipropileno, obtido a partir do propeno, forma plásticos mais duros e resistentes ao calor do que o polietileno. Além disso, é facilmente moldável, sem perder sua forma à temperatura ambiente. Por suas características, é muito empregado na fabricação de peças para carros, recipientes de baterias elétricas, artigos moldados, boias, isolantes térmicos, tapetes e fibras. Poliestireno (PS) Obtido a partir do etenilbenzeno (estireno ou vinil‐benzeno), o poliestireno é um polímero de baixa densidade. Por ser transparente e resistente aos ataques químicos, é muito utilizado na fabricação de artigos moldados, como pratos, copos, xícaras, entre outros. Como o monômero é solúvel em hidrocarbonetos, esse polímero pode ser danificado por solventes orgânicos. Com a injeção de gases no sistema “a quente”, durante a produção do polímero, ele se expande dando origem ao isopor. Poliacetato de Vinila (PVA) O monômero do polímero poliacetato de vinila (PVA), é o etanoato de etenila (ou acetato de vinila). A presença de átomos de oxigênio na molécula facilita sua dissolução em água, possibilitando seu emprego na fabricação de tintas à base de água, adesivos (colas brancas), colírios (lubrificante para os olhos) e gomas de mascar (chicletes). Observação: Os polímeros apresentados até aqui são chamados de polímeros vinílicos, pois todos os monômeros de origem apresentam o grupo vinila (CH2=CH‐), variando‐se apenas a ramificação presente, como foi destacado nas fórmulas anteriores, pelos retângulos coloridos. Detalhando melhor, temos: Polimetacrilato de Metila (PMMA) O polimetacrilato de metila (chamado comercialmente de plexiglás ou lucite) é o vidro plástico comum, usado em óculos, anúncios luminosos, globos para lâmpadas, domos de iluminação etc. É produzido pela reação: Poliacrilonitrila (PAN) A poliacrilonitrila (chamada comercialmente de orlon, darlon etc) é a lã sintética, usada em cobertores, carpetes, forração de móveis, bichos de pelúcia etc. É produzida pela reação: 3 MÓDULO 30 POLÍMEROS Observação: Os dois últimos polímeros mencionados acima pertencem ao grupo dos polímeros acrílicos, pois seus monômeros derivam do ácido acrílico (CH 2=CH‐ COOH). De fato, o metilacrilato de metila é um éster metílico, e a acrilonitrila é a nitrila correspondente ao ácido acrílico. Polímeros Diênicos Nos polímeros diênicos, o isopreno se polimeriza de acordo com a seguinte equação: O poli‐isopreno formado tem exatamente a mesma estrutura da borracha natural. Evidentemente, nas árvores que produzem a borracha, as reações são muito mais complexas do que a equação acima. No entanto, os químicos conseguiram realizar não só a reação acima, mas também uma série de reações análogas, como, por exemplo: Observação: Esses polímeros são denominados polímeros diênicos porque seus monômeros têm a estrutura de um dieno conjugado (CH2=CH‐CH=CH2). Todos têm propriedades elásticas semelhantes às da borracha natural, sendo por esse motivo denominados borrachas sintéticas ou elastômeros. Essa propriedadede carbonos da diamina. De acordo com as informações do texto, o nome comercial de uma poliamida resultante da reação do ácido butanodioico com o 1,2‐diamino‐etano é a) Nylon 4,3. b) Nylon 6,2. c) Nylon 3,4. d) Nylon 4,2. e) Nylon 2,6. 37 ‐ (UEM PR) Considere as estruturas dos três polímeros a seguir e assinale o que for correto a respeito desses materiais. 01. Todos são copolímeros. 02. O monômero formador do polietileno é um alceno. 04. A poliacrilamida é obtida a partir da condensação entre um ácido carboxílico e uma amina. 08. É mais fácil rasgarmos um papel molhado (com água absorvida) que um seco, pois, no papel molhado, as moléculas de água realizam ligações de hidrogênio com os As substâncias 1 e 2 produzidas na quebra da lactose pertencem ao grupo de moléculas conhecidas como a) glicerídeos. b) lipídeos. c) polímeros. d) aminoácidos. e) glicídios. 39 ‐ (PUC Camp SP) O amido, um carboidrato presente em grande quantidade na farinha, é a principal forma de armazenamento de energia das plantas, ocorrendo principalmente nas raízes, frutos e sementes. Nos mamíferos, a reserva de carboidratos que corresponde ao amido a) são os lipídeos, acumulados no tecido adiposo. b) são os triglicérides, abundantes no plasma sanguíneo. c) é o glicogênio, encontrado no fígado e nos músculos. d) é a glicose, armazenada no citoplasma das células pancreáticas. e) é o ATP, que é a principal fonte de energia de todas as células. 40 ‐ (ENEM) O esquema representa, de maneira simplificada, o processo de produção de etanol utilizando milho como matéria‐prima. 31 O O 4 4 MÓDULO 30 POLÍMEROS A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir do milho é fundamental para que a) a glicose seja convertida em sacarose. b) as enzimas dessa planta sejam ativadas. c) a maceração favoreça a solubilização em água. d) o amido seja transformado em substratos utilizáveis pela levedura. e) os grãos com diferentes composições químicas sejam padronizados. 41 ‐ (UFT TO) Celulose e amido são polissacarídeos encontrados nos vegetais, formados por moléculas de glicose ligadas por ligações glicosídicas. Apesar disto, suas propriedades físicas e, consequentemente, suas funcões biológicas são completamente diferentes devido a sua estrutura macromolecular. A respeito disso, assinale a alternativa CORRETA quanto à relação entre a estrutura e as propriedades destes polissacarídeos. a) A celulose é parcialmente solúvel em água, pois apresenta fracas ligações glicosídicas alfa‐1,4 entre suas moléculas de glicose. b) O amido é insolúvel em água apesar da baixa rigidez de suas cadeias devido a sua estrutura, que possui ramificações com ligações glicosídicas beta‐1,6. c) O amido é formado por dois tipos de polissacarídeos: a amilose, ramificada e a amilopectina, linear. Desta forma, sua solubilidade em água é muito pequena, só ocorrendo a temperaturas elevadas. d) A celulose, por possuir cadeias lineares de suas moléculas, formadas por ligações glicosídicas beta‐1,4 é um polímero rígido e insolúvel em água. e) Tanto amido quanto celulose são polissacarídeos pouco solúveis em água, devido a força de suas ligações glicossídicas, que em ambos é do tipo alfa–1,4. 42 ‐ (FGV SP) O dipeptídeo representado pela fórmula é uma substância empregada como complemento alimentar por fisiculturistas. Ele é o resultado da formação da ligação peptídica entre os aminoácidos a) b) c) d) e) 43 ‐ (UFU MG) Disponível em: Acesso em 30/03/2018. O colágeno é abundante no organismo dos animais vertebrados. É o principal componente da pele, dos ossos, dos tendões, da cartilagem, dos vasos sanguíneos e dos dentes. Cada uma de suas moléculas são formadas por três cadeias polipeptídicas. Baseando‐se nas informações acima, o colágeno é um tipo de 32 MÓDULO 30 POLÍMEROS a) proteína fibrosa responsável por conferir elasticidade aos tecidos. b) lipídio pouco solúvel em água, organizado em fibras resistentes. c) carboidrato formado por ligações peptídicas nos tecidos. d) aminoácido responsável pela flacidez da pele. 44 ‐ (UFGD MS) As proteínas são macromoléculas ou polímeros naturais responsáveis por inúmeras funções nos organismos vivos. As unidades fundamentais de todas as proteínas são os aminoácidos. Os aminoácidos são unidos entre si por ligações peptídicas para formar as proteínas. A estrutura seguinte representa uma porção de uma proteína constituída por três aminoácidos: alanina, glicina e serina. Marque a alternativa que indica o número do retângulo tracejado que corresponda a uma ligação peptídica. a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 45 ‐ (UNIC MT) A encefalina, um dos neurotransmissores responsáveis pela tolerância humana à dor, tem estrutura e apresenta 01. um grupo de álcool aromático. 02. comportamento de substância neutra. 03. grupos funcionais de cetona e de amina. 04. grupos que agem como base de Arrhenius, em água. 05. ligações peptídicas também denominados de amídicas. 46 ‐ (FMSanta Casa SP) A reação entre o ácido 2‐aminoetanoico (glicina – Gli) e o ácido 2‐aminopropanoico (alanina – Ala) resulta no dipeptídio Gli‐Ala. Outra reação, na qual o dipeptídio é aquecido em soluções aquosas de ácidos ou bases fortes, tem como produtos os aminoácidos de origem. Assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, a estrutura do Gli‐Ala e o nome da segunda reação descrita no texto. a) b) c) d) e) 47 ‐ (ITA SP) Aminoácidos são compostos orgânicos que contêm um grupo amina e um grupo carboxílico. Nos ‐ aminoácidos, os dois grupos encontram‐se nas extremidades da molécula e entre eles há um átomo de carbono, denominado carbono‐ , que também está ligado a um grupo R, conforme a figura. Considere os seguintes aminoácidos: I. Alamina, em que R = CH 3. II. Asparagina, em que R = CH 2CONH2. III. Fenilalanina, em que R = CH 2C6H5. IV. Glicina, em que R = H. V. Serina, em que R = CH 2OH. 33 MÓDULO 30 POLÍMEROS Assinale a opção que contém o(s) aminoácido(s) que possui(em) grupo(s) R polar(es). a) Alanina e Fenilalanina b) Asparagina e Glicina c) Asparagina e Serina d) Fenilalanina e) Glicina, Fenilalanina e Serina 48 ‐ (UEMG) Relacione os itens da primeira coluna às informações apresentadas na segunda. COLUNA I I. Proteínas II. Carboidratos III. Lipídios IV. Ácidos nucleicos COLUNA II ( ) A celulose é um dos seus representantes. ( ) Constituintes majoritários de óleos vegetais refinados. ( ) Contém bases nitrogenadas. ( ) Apresenta várias ligações peptídicas. A sequência correta é a) I, III, IV e II. b) I, IV, III e II. c) II, III, IV e I. d) II, IV, III e I. 49 ‐ (UNITAU SP) Observe a estrutura abaixo e assinale a alternativa INCORRETA em relação a ela. a) A estrutura representa um nucleotídeo. b) A base nitrogenada apresenta um grupamento metil. c) A pentose é uma desoxirribose. d) A estrutura apresenta um grupo fosfato. e) A base nitrogenada é uma purina. 50 ‐ (Mackenzie SP) Os peptídeos são biomoléculas formadas pela união de dois ou mais aminoácidos por meio de ligações peptídicas, estabelecidas entre um grupo amina de um aminoácido, e um grupo carboxila de outro aminoácido com a liberação de uma molécula de água. Essas ligações pertencem ao grupo funcional amida. A estrutura química acima representa um peptídeo formado exclusivamente por aminoácidos. Assim, assinale a alternativa que corresponde, respectivamente, à quantidade de aminoácidos presentes nessa estrutura e à quantidade de moléculas de água que foram liberadas na formação desse peptídeo. a) 4 e 5. b) 5 e 5. c) 4 e 4. d) 5 e 4. e) 4 e 3. 51 ‐ (Unievangélica GO) Na formação de proteínas, que constituem basicamente a sustentação do corpo humano, os aminoácidos sofrem reações químicas importantes, formando ligações químicas chamadas de peptídicas. Existem cerca de vinte aminoácidos diferentes, alguns representados a seguir. 34 MÓDULO 30 POLÍMEROS Com relação ao texto e às estruturas dos compostos acima citados, verifica‐seque a) a fenilalanina traz em sua estrutura uma cadeia fechada, aromática e heterogênea. b) todos os compostos podem reagir entre si por condensação, liberando água (H 2O), formando ligações peptídicas. c) a valina possui quatro carbonos hibridizados no tipo sp2. d) a alanina é um aminoácido que possui interação intermolecular do tipo dipolo‐induzido. 52 ‐ (UNCISAL) Os aminoácidos constituem as unidades básicas para formação de diferentes proteínas. A estrutura geral dos aminoácidos envolve um grupo amina e um grupo carboxila, ambos ligados ao carbono alfa. Para exemplificar, abaixo é apresentada a estrutura do aminoácido leucina. O OH Qual a classificação da leucina quanto ao seu comportamento ácido‐base em solução? a) Anfiprótico. b) Óxido. c) Ácido. d) Base. e) Sal. TEXTO: 1 ‐ Comum à questão: 53 Do mais comum ao mais sofisticado, todos os chicletes são feitos a partir de goma base. A goma é elaborada com base em um polímero, em geral, o acetato de polivinila (PVA), o que impede que o chiclete se desmanche na boca. Se contiver açúcar comum, o chiclete estraga os dentes, mas a boa notícia é que, sem açúcar comum, ele pode limpar os dentes quando não der para escovar, graças ao xilitol, um adoçante presente na composição que tem, ainda, efeito refrescante. (Galileu, março de 2017. Adaptado.) 53 ‐ (UEFS BA) Considere a reação de obtenção do PVA. Sobre essa reação, é correto afirmar que a) o polímero possui cadeia carbônica insaturada. b) o monômero é um ácido carboxílico. c) é uma reação de polimerização por adição. d) o PVA apresenta a função orgânica cetona. e) a massa molar do monômero é 83 g/mol. TEXTO: 2 ‐ Comum às questões: 54, 55 Considere a figura a seguir, a qual representa um segmento hipotético de proteína. A estrutura primária (sequência de aminoácidos) está representada de forma simplificada através da linha cinza. 54 ‐ (PUC RS) Enzimas são proteínas que desempenham funções metabólicas, sendo responsáveis pela transformação de substratos em processos tanto anabólicos como catabólicos. Para tal, existe na enzima um local específico, denominado sítio de ligação, onde ocorre o acoplamento enzima‐substrato. A conformação do sítio de ligação, por sua vez, sofre profundas alterações em função da temperatura do meio celular. Considerando as ligações químicas de 1 a 4 representadas na figura, é INCORRETO afirmar que a) a ligação (ponte) dissulfeto é a última ligação a romper‐se se houver aumento significativo de temperatura. 35 NH2 MÓDULO 30 POLÍMEROS b) a ligação iônica é a primeira a romper‐se se houver aumento significativo de temperatura. c) organismos termotolerantes devem apresentar em seu complexo enzimático mais ligações (pontes) dissulfeto do que organismos menos tolerantes a temperaturas elevadas. d) a ligação química do tipo força de Van der Waals é comum entre cadeias de hidrocarbonetos. 55 ‐ (PUC RS) O enovelamento da proteína (estrutura secundária e terciária) deve‐se a ligações químicas entre aminoácidos não adjacentes. As ligações químicas representadas através dos números de 1 a 4 são, respectivamente, Gabarito dos Exercícios Propostos 1) Gab: B 2) Gab: C 3) Gab: A 4) Gab: C 5) Gab: E 6) Gab: 05 7) Gab: E 8) Gab: E 9) Gab: 04 10) Gab: A 11) Gab: C 12) Gab: D 13) Gab: E 14) Gab: 43 15) Gab: D 16) Gab: D 17) Gab: B 18) Gab: D 19) Gab: C 20) Gab: B 21) Gab: C 22) Gab: D 23) Gab: 52 24) Gab: A 25) Gab: B 26) Gab: 01 27) Gab: C 28) Gab: D 29) Gab: B 30) Gab: D 31) Gab: E 32) Gab: 44 33) Gab: A 34) Gab: C 35) Gab: E 36) Gab: D 37) Gab: 26 38) Gab: E 39) Gab: C 36 1 2 3 4 a) ligacao (ponte) dissulfeto forcasde Van der Walls ligacao (ponte) de hidrogênio ligacao ionica b) ligacao ionica ligacao (ponte) de hidrogênio forcasde Van der Walls ligacao ionica c) ligacao ionica forcasde Van der Walls ligacao (ponte) de hidrogênio ligacao (ponte) de hidrogênio d) ligacao (ponte) dissulfeto ligacao ionica forcasde Van der Walls ligacao (ponte) de hidrogênio 37 MÓDULO 30 POLÍMEROS 40) Gab: D 41) Gab: D 42) Gab: A 43) Gab: A 44) Gab: B 45) Gab: 05 46) Gab: A 47) Gab: C 48) Gab: C 49) Gab: E 50) Gab: D 51) Gab: B 52) Gab: A 53) Gab: C 54) Gab: B 55) Gab: Aé decorrente da forma como as moléculas se “enroscam”. Como as interações entre as moléculas são fracas, elas esticam e voltam à posição original quando são soltas. Copolímeros Três exemplos importantes de copolímero são: A buna‐N e a buna‐S são borrachas especiais, empregadas em pneus e mangueiras para líquidos corrosivos. Com o ABS são fabricados brinquedos, componentes de geladeiras etc. Polímeros Condutores Uma das principais propriedades dos polímeros, e que lhes confere o maior número de aplicações, consiste na sua incapacidade em conduzir a corrente elétrica. Nas últimas décadas, entretanto, uma nova classe de polímeros orgânicos vem sido desenvolvida, cuja principal característica reside no fato de que são condutores de 4 MÓDULO 30 POLÍMEROS eletricidade. Os membros desta nova classe de materiais, chamados de “metais sintéticos”, possuem uma característica em comum: longos sistemas π conjugados, ou seja, uma alternância de ligações simples e duplas ao longo da cadeia. Além disso, a condutividade desses polímeros pode ser aumentada muitas vezes por processos que envolvem a remoção ou adição de elétrons da cadeia, sendo esse processo denominado dopagem. Um exemplo é o da polimerização do acetileno (etino), que produz, em condições especiais, o poliacetileno: Na figura a seguir estão representadas as estruturas dos polímeros condutores mais estudados, em sua forma neutra. Os polímeros condutores possuem uma série de propriedades interessantes, de modo que um grande número de aplicações tecnológicas tem sido desenvolvido envolvendo polímeros condutores, como por exemplo na construção de baterias recarregáveis, dispositivos eletrocrômicos, janelas inteligentes, sensores, geradores de fotocorrente, músculos artificiais, etc. Em 2000, os cientistas Alan MacDiarmid, Alan Heeger e Hideki Shirakawa foram laureados com o prêmio Nobel de Química pela descoberta e pelo trabalho envolvendo polímeros condutores. Como os Polímeros de Adição são feitos Os polímeros são produzidos sinteticamente através da reação de polimerização de seus monômeros. Um dos métodos mais utilizados, nas indústrias, para a produção de polímeros de vinilas é a polimerização em emulsão. Este processo envolve uma emulsão estável de água, monômeros do polímero e um surfactante (sabão ou detergente) como o agente emulsificante. Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros, geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar, iniciando a polimerização. As vantagens deste método incluem o baixo consumo de energia (a reação pode ser feita mesmo na temperatura ambiente) e a obtenção de polímeros com grande massa molar. A maior desvantagem é que a formulação é relativamente complexa se comparada com os outros métodos, e requer uma etapa de purificação do polímero que, algumas vezes, pode ser problemática. 5 MÓDULO 30 POLÍMEROS Polímeros de Condensação Esses polímeros são formados, geralmente, pela reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas — por exemplo, água. Nesse tipo de polimerização, os monômeros não precisam apresentar duplas ligações entre carbonos, mas é necessária a existência de dois tipos de grupos funcionais diferentes. A figura a seguir mostra algumas aplicações dos principais polímeros de condensação: Veja, a seguir, alguns polímeros de condensação: Poliésteres Poliésteres, como o nome diz, são polímeros pertencentes à função éster. O exemplo que aparece acima é conhecido como PET, terilene ou dácron. É impermeável e resistente à tração e à corrosão por ácidos e bases, o que o torna útil para a fabricação de varas de pescar, engrenagens de bombas, capas de chuva, guarda‐ chuvas e fibras têxteis para roupas e fitas (como as utilizadas em cintos de segurança e na prática de slackline). O tergal é um tecido fabricado da mistura desse polímero com algodão. A microfibra é uma fibra têxtil de poliéster. Os poliésteres são polímeros obtidos pela reação de esterificação entre um ácido dicarboxílico e um diálcool, repetida muitas vezes. Polietilenotereftalato (PET) Um dos poliésteres mais importantes é o PET (polietilenotereftalato), fabricado por meio da reação química entre o ácido tereftálico e o etilenoglicol. A equação da reação é: Poliamidas As poliamidas, polímeros pertencentes à função amida, são obtidas pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Náilon Os náilons são usados na produção de engrenagens, linhas de pescar, fibras têxteis etc. Um exemplo importante é o chamado náilon‐66, resultante da reação entre uma diamina com 6 átomos de carbono e um ácido dicarboxílico também com 6 átomos de carbono (daí a origem do número 66): 6 MÓDULO 30 POLÍMEROS Kevlar O kevlar é uma fibra mais resistente do que o náilon e do que o aço, e pertence à classe das aramidas, nome dado às poliamidas aromáticas (ao contrário do náilon, que é uma poliamida alifática). É produzido pela reação: Cada uma das cadeias do kevlar possui massa molecular ao redor de 105 u. Tais cadeias interagem umas com as outras de um modo muito intenso, através de interações dos tipos ligação de hidrogênio e dipolo instantâneo‐dipolo induzido. Essa intensa atração entre as cadeias confere ao polímero propriedades excepcionais de resistência, que têm permitido utilizar cordas de kevlar em substituição a cabos de aço em muitas aplicações. Um exemplo particularmente importante é o das plataformas marítimas de petróleo. Uma corda de kevlar submersa na água do oceano apresenta resistência à tração vinte vezes maior que um cabo de aço de mesmo diâmetro, com a vantagem de não sofrer corrosão pela água do mar. Esquema mostrando as interações entre as cadeias de kevlar. Os tracejados vermelhos indicam as ligações de hidrogênio (entre grupos N‐H e C=O) e os tracejados azuis, as interações dipolo instantâneo‐ dipolo induzido (entre os anéis benzênicos). O kevlar também é empregado na confecção de raquetes e esquis profissionais, capacetes e coletes à prova de bala, roupas e luvas protetoras contra calor e chamas, utilizadas por bombeiros. Polifenol (Baquelite) A baquelite é um polifenol, proveniente da reação entre o fenol comum e o formaldeído. A equação da reação é: A baquelite é muito resistente ao impacto e estável com relação ao aquecimento. É usada em materiais elétricos (tomadas e interruptores), cabos de panela, revestimento de freios e na forma de chapas decoradas para revestir móveis. Usualmente a baquelite é produzida de modo a apresentar uma complexa estrutura em que várias das cadeias se encontram unidas, tornando‐a resistente à fusão, quando aquecida. 7 MÓDULO 30 POLÍMEROS Poliuretano Poliuretano (ou poliuretana) é um polímero que pode ser fabricado em condições tais que, além da reação de polimerização, ocorre também outra reação que libera gás no meio reacional. Isso faz o poliuretano crescer e ficar cheio de bolhas em seu interior, produzindo o conhecido aspecto das espumas usadas em colchões e travesseiros. Esse material sintético também é usado para fabricar isolantes térmicos e acústicos. Apesar de não haver eliminação de moléculas na polimerização que forma o poliuretano, ele geralmente é classificado como polímero de condensação.) Policarbonato O processo de polimerização mais conhecido, para a obtenção dos policarbonatos, é a resultante da reação entre derivados do ácido carbônico e o bisfenol A. O policarbonato, portanto, é um poliéster, com repetição de estrutura química das moléculas de bisfenol A, ligado em conjunto com grupos carbonato (‐O‐CO‐O‐). Observe sua estrutura: Os policarbonatos são extremamente resistentes ao impacto, sendo aplicados em situações em que essa propriedade se faça necessária. Essa resistência, aliada ao seu aspecto transparente semelhante ao vidro, torna‐o de grande utilidade para a fabricação de janelasde avião e do chamado “vidro à prova de balas”. É também usado para confeccionar os visores dos capacetes para astronautas e vasilhas de uso doméstico. Silicone Silicones (ou siliconas) são polímeros contendo longas cadeias de silício e oxigênio intercalados. Grupos orgânicos estão presentes, unidos aos átomos de silício dessa cadeia. O silicone foi inventado em 1943. Sua fabricação é feita pela seguinte sequência de reações: Silicones com moléculas relativamente pequenas apresentam o aspecto de óleos e são empregados na impermeabilização de superfícies. É o caso das ceras para 8 MÓDULO 30 POLÍMEROS polimento de automóvel e dos líquidos embelezadores de painéis plásticos e para‐choques. À medida que as cadeias se tornam maiores, o silicone passa a adquirir uma consistência de borracha. As borrachas usadas para vedação de janelas e boxes de banheiro são fabricadas com esse tipo de polímero. Quando as cadeias são muito longas, passamos a ter um material de alta resistência térmica, utilizado na confecção de chupetas e bicos para mamadeira. Tais objetos podem ser esterilizados por aquecimento, sem que sofram danos à sua estrutura. Polímeros Termoplásticos e Polímeros Termorrígidos Durante o preparo de alguns tipos de plástico, a matéria‐prima é aquecida para um rearranjo de átomos, com isso, se formam pontes fixas na estrutura polimérica. Este procedimento é usado para a fabricação de plásticos termorrígidos, como o próprio nome já diz, eles possuem uma estrutura mais rígida. Após o resfriamento e endurecimento, esses plásticos mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original, ou seja, se tornam mais duráveis. Por outro lado, existem os plásticos que são facilmente maleáveis. Basta uma breve exposição ao sol e já ficam amolecidos como se estivessem se desfazendo. Como por exemplo, um brinquedo plástico abandonado no quintal, rapidamente ele desbota e deforma, por ser constituído pelo que chamamos de “termoplástico”. Os polímeros termoplásticos são compostos de longos fios lineares ou ramificados. A desvantagem está na sensibilidade ao calor. Neste caso, a alta temperatura influi negativamente na estrutura do material, tornando‐ o pouco resistente. Em compensação, o polímero é passível de remoldagens, por isso, estes plásticos podem ser facilmente reciclados. Termoplásticos: as cadeias poliméricas são independentes e se mantêm unidas por interações intermoleculares (fracas). Quando aquecidos, amolecem devido ao enfraquecimento das interações intermoleculares e permitem que sejam moldados, adquirindo o formato desejado. É o caso de polietileno, PVC, PVA, plexiglass e polipropileno, por exemplo. Termorrígidos ou Termofixos: as cadeias poliméricas não são independentes e se mantêm unidas por ligações covalentes (fortes), também chamadas de ligações cruzadas. Ao serem aquecidos, não amolecem e, caso o aquecimento continue, começam a se decompor devido ao rompimento das ligações covalentes. É o caso da baquelite, por exemplo. Eles devem ser moldados na forma desejada no momento em que são sintetizados, pois, depois disso, a moldagem se torna impossível. Entende‐se por reciclagem de um plástico o seu reaproveitamento após ter sido descartado como “lixo”. Isso é feito mediante o seu derretimento e remodelagem ou a sua decomposição no(s) monômero(s) correspondente(s). O fato de um plástico ser termofixo dificulta bastante sua reciclagem. Outro problema na reciclagem refere‐se à incompatibilidade entre os vários tipos de polímeros, que não podem ser reciclados conjuntamente. Veja os códigos que facilitam a separação para a reciclagem no esquema a seguir: Polímeros Naturais Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; as proteínas; e os ácidos nucleicos. A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos, as proteínas e os ácidos nucleicos são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir de monossacarídeos, aminoácidos e nucleotídeos. 9 MÓDULO 30 POLÍMEROS Borracha Natural A borracha natural é extraída da seringueira Hevea brasiliensis, árvore conhecida na língua indígena como caucho (madeira que chora). Talvez você já tenha visto o látex escorrer da seringueira, quando alguém faz um corte com faca em seu tronco. Depois de certo tempo, esse líquido branco se transforma na borracha natural. O monômero da borracha natural é o 2‐ metilbuta‐1,3‐dieno (isopreno). A reação de polimerização ocorre ainda na seringueira com o auxílio de uma enzima. A característica principal da borracha natural é a sua capacidade de voltar à posição original depois de esticada. Essa característica diminui com o aumento da temperatura. Isso ocorre porque, a temperaturas elevadas, suas moléculas escorregam mais umas sobre as outras, de modo que depois de soltas não voltam às posições originais. Com o objetivo de resolver esse problema, Charles Goodyear [1800‐1860] trabalhou durante dez anos sem sucesso. Em 1839, acidentalmente, deixou derramar enxofre em uma mistura de borracha bruta quente. Goodyear observou que a mistura continuou elástica mesmo depois de fria. Embora não conhecesse a estrutura da borracha, percebeu que havia feito uma grande descoberta. Uma multinacional de pneus tem seu nome em homenagem a esse estudioso. Atualmente, sabe‐se que o aquecimento faz com que o enxofre se ligue às moléculas de poli‐isopreno, unindo‐as em emaranhados tridimensionais. Esse processo é denominado vulcanização, referindo‐se ao deus romano do fogo, Vulcano. As características finais da borracha dependem da quantidade de enxofre utilizada. Quanto maior for essa quantidade, mais rígida será a borracha, em virtude do maior número de ligações covalentes entre as cadeias poliméricas. A vulcanização da borracha consiste em aquecer a borracha (natural ou sintética) com cerca de 3% de enxofre na presença de um catalisador apropriado. Isso faz com que algumas ligações duplas se abram e reajam com o enxofre, formando “pontes”, constituídas por um ou mais átomos de enxofre, que unem as várias cadeias do polímero. Polissacarídeos A celulose, o amido e o glicogênio são carboidratos classificados como polissacarídeos, uma vez que são obtidos pela polimerização de monossacarídeos. Esquematicamente, sua formação é a seguinte: n monossacarídeos → polissacarídeo Os carboidratos mais simples são denominados monossacarídeos. Exemplos de monossacarídeos são a glicose e a frutose. 10 MÓDULO 30 POLÍMEROS Observe que a glicose é um poliálcool aldeído (aldose) e a frutose é um poliálcool cetona (cetose). Um fato importante a ser considerado é que os monossacarídeos sofrem um processo de ciclização, sendo a forma cíclica mais estável. O grupo aldeído de uma aldose (ou o grupo cetona de uma cetose) pode reagir com uma hidroxila da própria molécula, dando origem a uma estrutura de cadeia fechada ou cíclica. No caso da ciclização da glicose, a hidroxila do carbono 1 pode assumir duas disposições, originando duas formas cíclicas, a α‐glicose e a β‐glicose. Observe que na α‐glicose a hidroxila do carbono 1 está na configuração cis em relação à hidroxila do carbono 2. Já na β‐glicose a configuração é trans. Logo, as duas formas cíclicas da glicose são isômeros geométricos. A molécula da sacarose (açúcar presente na cana) é formada pela reação entre uma molécula de glicose e uma de frutose. Podemos dizer que a sacarose é um exemplo de dissacarídeo, pois é o resultado da união de dois monossacarídeos. A formação da sacarose pode ser assim resumidamente equacionada: C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O Outros exemplos de dissacarídeos são: • lactose (encontrada no leite), da união galactose + glicose; • maltose (encontrada no malte), da união glicose + glicose. Generalizando: monossacarídeo + monossacarídeo → dissacarídeo + água A reação inversa é a hidrólise do dissacarídeo. Várias moléculas de monossacarídeospodem unir‐se dando origem a um polissacarídeo. É o caso do amido, do glicogênio e da celulose, formados pela união de muitas moléculas de glicose. monossacarídeo + monossacarídeo + ... → polissacarídeo + n água A reação inversa é a hidrólise do polissacarídeo. Podemos representar simplificadamente a formação de amido, de glicogênio ou de celulose, polissacarídeos da glicose, assim: n C6H12O6 → (C6H10O5)n + n H2O Amido Amido é a forma armazenada dos açúcares nas plantas e é composto de uma mistura de dois polissacarídeos, amilose e amilopectina (ambos são polímeros da glicose). As plantas são capazes de sintetizar glicose usando a energia da luz coletada na fotossíntese. e o excesso de glicose, que estiver além da necessidade imediata de energia da planta, é armazenada em amido em diversas partes da planta, inclusive nas raízes e sementes. O amido nas sementes fornece alimento para o embrião que está germinando e pode também servir como fonte de alimento para seres humanos e animais, que vão quebrá‐lo em monômeros de glicose usando enzimas digestivas. No amido, os monômeros de glicose estão na forma α e eles estão conectados primeiramente por ligações glicosídicas 1‐4 (ligações em que os átomos de carbono 1 e 4 de dois monômeros formam uma ligação glicosídica). Amilose consiste inteiramente de cadeias não ramificadas de monômeros de α‐glicose conectados por ligações 1‐4. 11 MÓDULO 30 POLÍMEROS Amilopectina é um polissacarídeo ramificado. Embora a maioria de seus monômeros estejam conectados por ligações 1‐4, ligações adicionais 1‐ 6 ocorrem periodicamente e resultam em pontos de ramificação. Devido à forma que as subunidades estão ligadas, as cadeias de α‐glicose na amilose e na amilopectina tipicamente tem uma estrutura helicoidal, como mostrado no diagrama abaixo. Glicogênio Isso é ótimo para as plantas, mas e quanto a nós? O glicogênio é a forma de estoque da glicose nos humanos e em outros vertebrados. Como o amido, o glicogênio é um polímero de monômeros de α‐glicose e é ainda mais ramificado que a amilopectina. O glicogênio é geralmente armazenado no fígado e nas células musculares. Quando os níveis de glicose plasmática (glicemia) diminuem, o glicogênio é quebrado via hidrólise para liberar monômeros de glicose que as células podem absorver e usar. Celulose A celulose é formada por moléculas de β‐glicose unidas por ligações 1‐4 e é o principal constituinte estrutural da parede celular dos vegetais, responsável por extrema resistência. Como mostrado na figura acima, cada monômero de β‐glicose na cadeia está virado na direção oposta de seus vizinhos, o que resulta em uma cadeia longa, reta e não helicoidal de celulose. Graças à natureza da ligação 1‐ 4 entre as unidades de glicose, há a formação de ligações de hidrogênio intramoleculares, o que torna a molécula de celulose bastante rígida e plana, permitindo o empilhamento de várias cadeias formando uma estrutura polimérica extremamente resistente. 12 MÓDULO 30 POLÍMEROS É impregnada por outras substâncias poliméricas, não sendo digerida pelos animais, que não apresentam enzimas para quebrar este tipo de ligação, a exceção de animais herbívoros e cupins, que possuem bactérias e protozoários que digerem a celulose no aparelho digestivo desses. A celulose, como fibras vegetais, é importante na composição dos alimentos por manterem o trânsito intestinal e melhorar o metabolismo de proteínas, carboidratos e lipídios. Proteínas As proteínas são macromoléculas formadas pela reação entre vários α‐aminoácidos. Um aminoácido é um composto orgânico de função mista que possui pelo menos um grupo da função amina e pelo menos um grupo da função ácido carboxílico, podendo apresentar outros grupos funcionais. Um α‐aminoácido é um aminoácido cujo grupo funcional amina encontra‐se ligado no carbono vizinho à carbonila. Há vinte aminoácidos comumente encontrados em proteínas. A diferença entre esses vinte compostos está no grupo R, chamado grupo lateral ou cadeia lateral. Cadeia lateral apolar Cadeia lateral polar (neutra) 13 Cadeia lateral polar (de caráter básico) 14 MÓDULO 30 POLÍMEROS Cadeia lateral polar (de caráter ácido) Ligação Peptídica Dois aminoácidos podem se unir por meio de uma reação química de condensação, que resulta na formação de uma molécula de água e de uma substância orgânica com o grupo funcional amida. A reação ocorre entre grupo amino (‐NH 2) de um aminoácido e o grupo carboxila (‐COOH) de um outro. A ligação química que se estabelece entre os dois aminoácidos nesse processo é do tipo covalente e é denominada ligação peptídica ou ligação amídica. As moléculas resultantes da união de aminoácidos são genericamente denominadas peptídios (ou peptídeos). Um dipeptídeo resulta da união de dois aminoácidos; um tripeptídio, da união de três; um polipeptídio, da união de vários. Os grandes peptídios (polipeptídios) presentes na natureza são denominados proteínas. Constituem a mais variada classe de moléculas naturais, desempenhando diversas funções nos seres vivos. n αaminoácidos → polipeptídeo Propriedades ácidobásicas dos aminoácidos Os aminoácidos possuem caráter anfótero, devido à presença do grupo amino (básico) e do grupo carboxila (ácido). Os grupamentos amino e ácido encontram ‐ se na forma ionizada quando em solução. Dependendo do pH, o grupamento amino com carga positiva (forma catiônica) ou o grupamento ácido com carga negativa (forma aniônica), podem predominar. Porém, em determinado pH (pH isoelétrico), haverá somente uma forma dipolar (ou seja, positiva e negativa ao mesmo tempo), onde será observada uma neutralidade elétrica na molécula. Estes íons dipolares são também chamados de zwitterions (expressão alemã que ao pé da letra significaria algo como "íons hermafroditas"). Meio neutro Meio ácido Meio básico 3 MÓDULO 30 POLÍMEROS Para cada aminoácido existe um valor de pH no qual sua molécula se torna neutra. Esse é o chamado ponto isoelétrico (pHi) do aminoácido: • nos monoamino‐monocarboxílicos: 5,5três níveis distintos de conformação estrutural: 1) Estrutura primária: diz respeito à sequência de aminoácidos, dada pela sequência de nucleotídeos da molécula de DNA responsável por sua síntese. Esta sequência deve ser fundamentalmente mantida, sob o peso de a proteína perder sua função, como é o caso da presença de valina ao invés de glutamato no sexto aminoácido da cadeia polipeptídica da hemoglobina, que causa a doença genética denominada anemia falciforme. A ausência ou acréscimo de aminoácidos à estrutura primária das proteínas, também pode ser responsável por modificação em sua eficácia funcional. A forma de β‐folha pregueada é possível graças a pontes de hidrogênio que ocorrem entre duas partes das cadeias polipeptídicas dentro da molécula proteica. Uma proteína pode apresentar os dois tipos de organização secundária dentro de sua molécula. 15 MÓDULO 30 POLÍMEROS 3) Estrutura terciária: corresponde às relações da cadeia polipeptídica no sentido de estabilizar a conformação tridimensional. Muitos tipos de interações químicas podem ocorrer dentro de uma molécula proteica para garantir a estabilidade das cadeias polipeptídicas. As mais fortes são as ligações covalentes, como a que ocorre entre dois aminoácidos cisteína que se unem através de pontes dissulfetos entre seus grupamentos ‐SH, formando o complexo cistina. Há, ainda a formação de pontes de hidrogênio, interações eletrostáticas e interações fracas de Van der Waals entre os grupamentos R. 4) Estrutura quaternária: muitas proteínas são constituídas por uma cadeia única de polipeptídeos e têm apenas três níveis de estrutura (aqueles que acabamos de discutir). No entanto, algumas proteínas são constituídas por várias cadeias polipeptídicas, também conhecidas como subunidades. Quando estas subunidades se juntam, dão à proteína sua estrutura quaternária, que é definida como o arranjo espacial das cadeias peptídicas das proteínas, definido por interações não covalentes entre elas e outros compostos de origem não proteica que, frequentemente, fazem parte da proteína. A configuração espacial final das proteínas (estrutura terciária ou quaternária) é constante e determinante das funções biológicas por elas exercidas. As proteínas podem ser classificadas de acordo com a forma de suas estruturas quaternárias. Assim, por exemplo, falamos em proteínas globulares, como a albumina do ovo; e em proteínas fibrosas, como a queratina do cabelo, que forma longos filamentos. As proteínas globulares são esferas compactas e irregulares resultantes do enovelamento da cadeia polipeptídica. São bastante solúveis em água corresponde à principal forma das enzimas. As proteínas fibrosas têm suas cadeias polipeptídicas arranjadas de forma paralela e dispostas em feixes, possuindo grande resistência física à distensão da molécula. Algumas proteínas têm os dois tipos de conformação, como é o caso da miosina muscular e do fibrinogênio. A exposição de proteínas a pH extremos ou temperaturas elevadas, mesmo por períodos curtos, faz com que a maioria delas apresentem modificações físicas em sua conformação tridimensional e em sua função fisiológica, processo conhecido como desnaturação. A visualização geralmente é pela formação de precipitado esbranquiçado e a mudança tridimensional é configurada no desenovelamento das cadeias polipeptídicas. 16 MÓDULO 30 POLÍMEROS Fisiologicamente, condições extremas de desnaturação proteica são obtidas com variação brusca acima de 50 oC e pH abaixo de 5,0, ambas condições incompatíveis com a vida. Desta forma, o desenovelamento proteico em hipertermia ou acidoses leva a diminuição ou até perda da função proteica, mas que se mostra reversível quando cessa a causa da variação de temperatura e/ou pH. Este processo de renaturação, entretanto, não é visualizado em condições experimentais extremas onde a desnaturação proteica é irreversível. A desnaturação ocorre, por exemplo, com as proteínas de um ovo, quando ele é cozido ou frito (é por isso que a clara torna‐se branca). Ocorre, também, quando se ferve o leite (a nata é proteína desnaturada). Ácidos Nucleicos Os ácidos nucleicos são macromoléculas formadas pela união de nucleotídeos (são polímeros de nucleotídeos). Cada nucleotídeo tem três subunidades: um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada. A quebra parcial dos nucleotídeos, com a retirada do grupamento fosfato, resulta em compostos formados por uma pentose e por uma base nitrogenada. São os nucleosídeos. Há dois tipos de ácidos nucleicos: DNA (ácido desoxirribonucleico) : responsável pelo armazenamento codificado das informações genéticas que caracterizam um indivíduo e o diferenciam de todos os outros seres vivos, inclusive os da mesma espécie (exceto se ele tiver um gêmeo idêntico ou um clone). Em outras palavras, o DNA constitui uma "biblioteca" de dados sobre um ser vivo, contendo as informações ligadas à hereditariedade. RNA (ácido ribonucleico): responsável pela execução das informações genéticas contidas no DNA, estando ligado diretamente à síntese de proteínas pelo organismo. Em palavras mais simples, as moléculas de ácido ribonucleico levam as informações contidas nos genes até os locais na célula em que serão transformadas em ação. Podemos encarar as enormes moléculas dos ácidos nucleicos como formadas a partir de três tipos de composto químico: • Grupos fosfato: originários do ácido fosfórico (H 3PO4) pela perda de íons H + e/ou substituição dos átomos de hidrogênio por grupos orgânicos. • Pentoses: monossacarídeos contendo cinco carbonos na molécula. (Monossacarídeos de seis carbonos, como glicose e frutose, são chamados hexoses.) No DNA encontramos a desoxirribose, e no RNA, a ribose, cujas estruturas são mostradas abaixo. Observe que a desoxirribose apresenta um átomo de oxigênio a menos que a ribose (daí o nome desoxirribose). • Bases nitrogenadas: moléculas orgânicas cíclicas contendo nitrogênio. Estudos revelaram que no DNA estão presentes quatro bases diferentes, chamadas de adenina, guanina, citosina e timina. No RNA, também há quatro bases diferentes: adenina, guanina, citosina e uracila. Classificam‐se em bases púricas (adenina e guanina) e bases pirimídicas (citosina, timina e uracila). As estruturas dessas moléculas são mostradas a seguir: 17 MÓDULO 30 POLÍMEROS Ácido Desoxirribonucleico (DNA) Na estrutura do DNA, existe uma longa sequência formada por fosfato e açúcar (desoxirribose), em que as moléculas das bases nitrogenadas estão ligadas às moléculas de açúcar. Essa gigantesca molécula é frequentemente denominada fita de DNA. Duas dessas fitas se unem por meio de ligações de hidrogênio estabelecidas entre as bases nitrogenadas, adquirindo o aspecto de uma dupla hélice. Na união das duas fitas de DNA, ocorre o estabelecimento de: • três ligações de hidrogênio entre citosina e guanina e • duas ligações de hidrogênio entre timina e adenina. As bases nitrogenadas, dispostas na ordem correta, armazenam as informações na “biblioteca” do DNA, da mesma maneira que as letras, também organizadas de modo adequado, guardam as informações nos livros das bibliotecas convencionais. Ácido Ribonucleico (RNA) Ao contrário da estrutura do DNA, na do RNA existe apenas uma fita. Nela também existe a sequência: Entretanto, o açúcar presente no RNA é a ribose e, em lugar da base timina, encontra‐se a uracila. As fitas simples de RNA são elaboradas no organismo a partir das fitas duplas de DNA e servem, como dissemos anteriormente, para transportar as informações codificadas no DNA até os locais na célula onde serão 18 MÓDULO 30 POLÍMEROS necessárias para elaborar tarefas como, por exemplo, a síntese de proteínas. Exercícios Propostos 01 ‐ (UECE) Descoberto por Roy Plunkett (1910‐1994) e conhecido como teflon, o politetrafluoretileno, cujo monômero é representado por C 2F4, tem larga aplicação em revestimento de frigideiras e até mesmono vestuário. Sobre o elemento flúor e sobre o teflon, é correto afirmar que a) na fórmula do monômero do teflon, as ligações carbono‐carbono são do tipo sp3‐sp3. b) o teflon deriva do etileno pela substituição de átomos de hidrogênio por igual número de átomos de flúor. c) o uso do teflon para revestimento de frigideiras leva em conta apenas sua resistência a altas temperaturas. d) o uso de teflon no vestuário se deve a sua impermeabilidade. 02 ‐ (PUC Camp SP) Vinil é o nome dado ao PVC, um polímero usado na fabricação de discos, canos, entre outros produtos. O PVC é um polímero de a) adição, e seu monômero é CH 2 – CHCl. b) adição, e seu monômero é CH 2CH = Cl. c) adição, e seu monômero é CH 2 = CHCl. d) condensação, e seu monômero é CH 2 – CHCl. e) condensação, e seu monômero é CH 2 = CHCl. 03 ‐ (UNCISAL) O isopreno é um monômero que constitui o polímero da borracha natural, poliisopreno. A borracha natural é obtida por coagulação do látex principalmente de árvores do gênero Hevea brasiliensis (seringueira). De acordo com as estruturas do isopreno e do poliisopreno, que estão representadas a seguir, assinale a alternativa correta. a) O processo de vulcanização consiste no aquecimento da borracha em presença de enxofre, tornando‐a mais resistente a atritos. 19 I 20 MÓDULO 30 POLÍMEROS b) A nomenclatura correta do isopreno é 2‐ metileno‐1,3‐butadieno. c) O isopreno é um composto de ocorrência natural, encontrado na seringueira. d) O poliisopreno é um polímero de condensação. e) A fórmula molecular do isopreno é C 5H9. 04 ‐ (UFPR) A poliacrilamida é um polímero orgânico que possui diversas aplicações, do tratamento de esgoto à produção de papel e cosméticos. Esse polímero é obtido a partir da acrilamida, uma amida cristalina, incolor, inodora, biodegradável, solúvel em água, etanol e acetona. O esquema mostra uma das possíveis metodologias de síntese da acrilamida, que envolve a reação de uma determinada substância orgânica X com a água. Assinale a alternativa que representa corretamente a substância X. a) b) c) d) e) 05 ‐ (UFRGS RS) O Polietileno Verde possui essa denominação por ser obtido a partir do etanol proveniente da fermentação biológica da cana‐de‐açúcar, segundo a rota sintética representada abaixo. d) eliminação e hidrogenação. e) desidratação e polimerização. 06 ‐ (UNIPÊ PB) A borracha natural, um material mole e de pouca resistência, é obtida a partir do látex, que contém polímero do isopreno. A vulcanização, utilizada na produção de pneus, consiste no tratamento da borracha natural com compostos de enxofre, com o objetivo de aumentar a dureza e a resistência desse material. A equação química representa, resumidamente, a obtenção de borracha natural a partir do isopreno. Considerando‐se essas informações e com base nos conhecimentos de Química, é correto afirmar: 01) O nome oficial do isopreno é 2‐metilbutadieno. 02) O poli‐isopreno é um polímero resultante da condensação do isopreno. 03) As ligações do enxofre na borracha vulcanizada é de natureza p‐sp2. 04) A vulcanização completa da borracha natural implica aumento considerável de elasticidade e de maleabilidade desse material. 05) O aumento da dureza e da resistência da borracha natural, no processo de vulcanização, está associado à formação de pontes de enxofre entre cadeias de poli‐isopreno. CH3‐CH2‐OH CH2=CH2 II ‐(CH2‐CH2)n‐ 07 ‐ (UEFS BA) Considere a fórmula a seguir. As reações I e II podem ser classificadas, respectivamente, como a) oxidação e adição. b) eliminação e condensação. c) condensação e polimerização. MÓDULO 30 POLÍMEROS O composto representado por essa fórmula é matéria‐ prima para a obtenção do polímero conhecido como a) polietileno. b) teflon. c) poliestireno. d) náilon. e) PVC. 08 ‐ (UNITAU SP) O produto comercial isopor é um poliestireno, descoberto no século XIX. Atualmente, é muito utilizado como embalagem de alimentos e também como isolante térmico. A figura abaixo apresenta uma reação de síntese de poliestireno a partir do estireno. Atualmente, durante a reação de polimerização, o gás pentano (n‐pentano) é adicionado, o que leva à sua expansão, formando o tão conhecido isopor. Mas, antigamente, os gases usados nesse processo eram os CFCs (clorofluorcarbonetos). Considerando as informações apresentadas, leia as afirmações a seguir. I. O uso de CFCs pode ter sido abandonado, porque eles destroem a camada de ozônio. II. O estireno é constituído de benzeno e de radical etenil. III. O poliestireno apresenta grupamento aldeído e fenol. IV. Metil butano e dimetil propano são isômeros de n‐pentano. Está CORRETO o que se afirma em: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III e IV, apenas. d) I, II e III, apenas. e) I, II e IV, apenas. 09 ‐ (UNEB BA) A fibra de carbono: como é feito e como funciona este material incrível Ele está nas aeronaves que sobrevoa os céus de todo o mundo e também nas bicicletas mais poderosas. Podem‐se ver as aplicações em acessórios para esportes, como tacos, raquetes e vários outros, e nos painéis dos carros. Sendo um material sintético, a fibra de carbono é composta por filamentos construídos majoritariamente de carbono, mas não apenas desse elemento, pois há outros utilizados para a produção dos filamentos e também para a sustentação das fibras. Em resumo, a fibra de carbono é leve e forte, sendo uma excelente opção para o ferro. A principal matéria‐prima das fibras de carbono é o polímero de poliacrilonitrila — obtido a partir da polimerização de uma variação do acrílico. A vantagem dessa fonte é a alta concentração de carbono, uma vez que mais de 90% dos átomos no material são justamente disso. Durante a produção, o polímero é esticado e se torna paralelo ao eixo das fibras, formando uma liga bem rígida e resistente. (HAMANN, 2017). HAMANN, Renan. Disponível em: . Acesso em: 20 nov. 2017. Com base no texto e na equação que ilustra a conversão de acrilonitrila no polímero de poliacrilonitrila, é correto afirmar: 01. O estado de oxidação dos carbonos varia na reação em que se forma a matéria‐prima da fibra de carbono. 02. A fibra de carbono citada no texto é um alótropo do carbono, tal como a grafite e o fulereno. 03. A matéria‐prima da fibra de carbono é formada através de uma reação de eliminação. 04. Uma das etapas de formação da fibra de carbono consiste em uma reação de adição. 21 http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ http://www.tecmundo.com.brquimica/ MÓDULO 30 POLÍMEROS 05. Todos os átomos de carbono insaturados da acrilonitrila reagem. 10 ‐ (UCS RS) Polímeros constituem aproximadamente 20% do volume de materiais presentes em aterros sanitários. Por conta disso, existe atualmente um considerável interesse na reutilização, na reciclagem e no upcyclingdesses materiais. A reciclagem de objetos à base de polímeros, por exemplo, depende de vários fatores e, para que haja o efetivo aproveitamento desses materiais, é necessário tratar cada um deles separadamente. Por isso, tais objetos devem apresentar uma indicação do polímero que os constitui. A figura ao lado mostra cinco dos sete símbolos numerados que foram acordados internacionalmente para esse propósito. 11 ‐ (UNIFOR CE) Os polímeros são compostos naturais ou artificiais formados por macromoléculas que, por sua vez, são constituídos por unidades estruturais repetitivas, denominadas monômeros. Quando um polímero é formado por uniões sucessivas, de um mesmo monômero, temos uma reação de polimerização de adição. Um polímero formado por várias moléculas de um monômero é ilustrado abaixo Disponível em: . Acesso em: 19 mar. 17. (Parcial e adaptado.) Em relação aos polímeros e ao infográfico, assinale a alternativa correta. a) Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molar, formados pela união de várias moléculas menores que podem ser iguais ou diferentes entre si. b) O símbolo 1 indica que o objeto que pode ser reciclado é constituído de polietileno, um polímero de condensação muito utilizado na fabricação de lanternas de automóveis. c) Os objetos com os símbolos 2 e 4, ao serem reciclados, podem ser reutilizados na produção de frascos para produtos de limpeza, uma vez que os polímeros que os constituem apresentam propriedades físicas, como densidade e ponto de fusão, muito similares. d) O símbolo 3 indica que o objeto que pode ser reciclado é constituído de um poliéster que resulta da reação da adição de uma diamina e um diácido. e) A reciclagem química de objetos confeccionados com o polímero representado pelo símbolo 5 deve ser evitada, uma vez que o processo gera gás cloro que é altamente tóxico e poluente para o meio ambiente. A partir da fórmula acima, a alternativa que contém o monômero utilizado no preparo deste polímero é: a) b) c) d) e) 12 ‐ (ENEM) Os polímeros são materiais amplamente utilizados na sociedade moderna, alguns deles na fabricação de embalagens e filmes plásticos, por exemplo. Na figura estão relacionadas as estruturas de alguns monômeros usados na produção de polímeros de adição comuns. 22 http://embalagemsustentavel.com.br/2010/09/02/dica MÓDULO 30 POLÍMEROS Dentre os homopolímeros formados a partir dos monômeros da figura, aquele que apresenta solubilidade em água é que é produzido em muitas espécies vegetais tropicais. Mas praticamente toda a produção mundial de borracha natural vem da extração de látex da seringueira (Hevea brasiliensis). Realizam‐se incisões no caule dessa árvore e o líquido branco escorre [...]. O polímero da borracha natural é [...] conhecido como poli‐isopreno, pois é formado pela adição de 1,4 de monômeros de isopreno [...]. H CH3 H a) polietileno. b) poliestireno. c) polipropileno. n C C CH C H H d) poliacrilamida. e) policloreto de vinila. 13 ‐ (UDESC SC) A história da borracha natural teve início no século XVI, quando os exploradores espanhóis observaram os índios sul‐americanos brincando com bolas feitas de um material extraído de uma árvore local, popularmente conhecida como seringueira. Do ponto de vista estrutural, sabe‐se que essa borracha, chamada látex, é um polímero de isopreno, conforme ilustrado na reação a seguir. Com relação à estrutura do isopreno e à da borracha natural, analise as proposições. I. A molécula de isopreno apresenta quatro carbonos com a configuração sp . II. As duplas ligações do polímero formado apresentam configuração Z. III. A borracha natural realiza ligações de hidrogênio entre suas cadeias. IV. Segundo a nomenclatura oficial, a molécula de isopreno é denominada 3‐metil‐1,3‐buteno. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa IV é verdadeira. b) Somente a afirmativa III é verdadeira. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. isopropeno H CH3 H C C CH C H H n poli-isopropeno Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/borracha‐ natural‐sintetica.htm. Acesso: 15/5/2015. [Adaptado] Assinale no cartão‐resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A nomenclatura oficial do isopreno é 2‐metil‐1,3‐ butadieno. 02. Isopreno e poli‐isopreno são classificados como hidrocarbonetos. 04. Isopreno apresenta isomeria cis‐trans. 08. Ciclopenteno e isopreno apresentam a mesma fórmula molecular. 16. O poli‐isopreno é classificado como polímero de condensação. 32. No isopreno o número de carbonos com hibridação sp2 é igual a quatro. 15 ‐ (Unievangélica GO) Os plásticos e derivados são materiais artificiais, geralmente de origem orgânica, que em alguma etapa de sua fabricação são moldados com ajuda de calor e pressão. Um exemplo desses materiais é o polietileno, que é produzido a partir da reação de polimerização, conforme a equação a seguir. H H catalisador H H e) Somente a afirmativa II é verdadeira. 14 ‐ (IFSC) A borracha é um polímero que pode ser natural ou artificial. A borracha natural é obtida por meio do látex, C C H H Etileno C C H H n Polietileno 23 http://www.brasilescola.com/quimica/borracha MÓDULO 30 POLÍMEROS Nessas condições, qual composto pode ser usado para uma reação de polimerização? a) b) c) d) 16 ‐ (FATEC SP) Em 1859, surgiram experimentos para a construção de uma bateria para acumular energia elétrica, as baterias de chumbo, que passando por melhorias ao longo dos tempos, tornaram‐se um grande sucesso comercial especialmente na indústria de automóveis. Essas baterias são construídas com ácido sulfúrico e amálgamas de chumbo e de óxido de chumbo IV, em caixas confeccionadas com o polímero polipropileno. Acesso em: 10.04.2015. Adaptado. O monômero usado na produção desse polímero é o a) etino. b) eteno. c) etano. d) propeno. e) propano. 17 ‐ (FAMERP SP) A tabela apresenta as reações de polimerização para obtenção de três importantes polímeros, seus principais usos e seus símbolos de reciclagem. Os polímeros mencionados referem‐se aos polímeros poliestireno, polietileno e polipropileno, não necessariamente na ordem da tabela. Os polímeros polietileno e polipropileno apresentam, respectivamente, os símbolos de reciclagem a) 4 e 6. b) 4 e 5. c) 5 e 4. d) 5 e 6. e) 6 e 5. 18 ‐ (ENEM) Com o objetivo de substituir as sacolas de polietileno, alguns supermercados têm utilizado um novo tipo de plástico ecológico, que apresenta em sua composição amido de milho e uma resina polimérica termoplástica, obtida a partir de uma fonte petroquímica. ERENO, D. Plásticos de vegetais. Pesquisa Fapesp, n. 179, jan. 2011 (adaptado). Nesses plásticos, a fragmentação da resina polimérica é facilitada porque os carboidratos presentes a) dissolvem‐se na água. b) absorvem água com facilidade. c) caramelizam por aquecimento e quebram. d) são digeridos por organismos decompositores. e) decompõem‐se espontaneamente em contato com água e gás carbônico. 19 ‐ (PUC Camp SP) A durabilidade do plástico ajudou a tornálo um milagroso produto popular no início do século 20. Mas, agora, a onipresença desse material, principalmente nos oceanos, pode estar destruindo ecossistemas. Um estudo publicado na Biology Letters documentou pela primeira vez um aumento nas densidades de ovos de Halobates sericeus, um inseto aquático que os deposita em objetos flutuantes. Pesquisadores se preocupam com a possibilidade de essa proliferação plástica dar a insetos, micróbios, animais e 24 http://tinyurl.com/n6byxmf MÓDULO 30 POLÍMEROS plantas que crescem diretamente no plástico, uma vantagem sobre animais oceânicos que não estão associados com superfícies sólidas, como peixes, lulas, pequenos crustáceos e águasvivas. (Adaptado: Revista Scientific American Brasil, setembro de 2012. p.13) Plástico é o nome genérico que designa um conjunto de vários tipos de polímeros. A representação acima é do a) polietileno, um polímero de condensação. b) poliestireno, um polímero de adição. c) polipropileno, um polímero de adição. d) náilon, um polímero de condensação. e) politereftalato, um polímero de condensação. 20 ‐ (UECE) Kevlar é a marca registrada de uma fibra sintética de polímero muito resistente e leve. Resistente ao calor, essa fibra é cinco vezes mais resistente que o aço por unidade de peso. O kevlar é usado na fabricação de cintos de segurança, cordas, construções aeronáuticas, coletes à prova de bala, linhas de pesca, alguns modelos de raquetes de tênis e na composição de alguns pneus. O tanque de combustível dos carros de Fórmula 1 é composto desse material, para evitar que seja perfurado no momento de colisão. Sua fórmula básica é (‐CO‐C 6H4‐ CO‐NH‐C6H4‐NH‐)n. Uma análise dessa estrutura permite afirmar corretamente que o kevlar é um(a) a) poliaramina. b) poliaramida. c) poliéster. d) poliolefina. 21 ‐ (FGV SP) Operadores de máquinas e trabalhadores que manipulam lâminas metálicas cortantes ou vidro precisam de equipamento de proteção adequado para as mãos. Para essa finalidade, existem luvas fabricadas com o polímero sintético denominado Kevlar ®, que tem resistência mecânica semelhante à do aço. (www.dupont.com) Esse polímero é produzido por uma reação cujo mecanismo é semelhante àquele da produção do Nylon ®. Essa reação é representada na equação a seguir. O nome da função orgânica da substância I, o caráter ácido‐básico da substância II, o nome da função orgânica presente na cadeia carbônica do produto e a classificação da reação de polimerização para formação do Kevar® são, correta e respectivamente: a) amina, ácido, amida e adição. b) amina, base, amida e condensação. c) amina, ácido, amida e condensação. d) amida, ácido, amina e condensação. e) amida, base, amina e adição. 22 ‐ (FUVEST SP) A bola de futebol que foi utilizada na Copa de 2018 foi chamada Telstar 18. Essa bola contém uma camada interna de borracha que pertence a uma classe de polímeros genericamente chamada de EPDM. A fórmula estrutural de um exemplo desses polímeros é 25 MÓDULO 30 POLÍMEROS Polímeros podem ser produzidos pela polimerização de compostos insaturados (monômeros) como exemplificado para o polipropileno (um homopolímero): Os monômeros que podem ser utilizados para preparar o copolímero do tipo EPDM, cuja fórmula estrutural foi apresentada, são a) b) c) d) e) 23 ‐ (UFSC) A substância denominada popularmente bisfenol A é utilizada, principalmente, na produção de policarbonato – um polímero que apresenta alta transparência e elevada resistência térmica e mecânica – e de vernizes epóxi. Estudos levantaram dúvidas quanto à segurança associada à presença do bisfenol A em muitos utensílios de policarbonato, especialmente em mamadeiras, considerando fatores como a sua solubilidade em água (60,0 mg por 100 mL, a 25 ºC). Por precaução, alguns países, inclusive o Brasil, optaram por proibir a importação e a fabricação de mamadeiras que contenham bisfenol A, tendo em vista a maior exposição e suscetibilidade dos indivíduos usuários desse produto. Essa proibição está vigente desde janeiro de 2012 e foi oficializada por meio da Resolução RDC no 41/2011. Disponível em: . [Adaptado]. Acesso em: 9 set. 2018. A reação de obtenção do policarbonato é mostrada abaixo: Sobre o assunto tratado acima, é correto afirmar que: 01. a molécula de bisfenol A é composta por um átomo de carbono quaternário, quatro átomos de carbono terciários, oito átomos de carbono secundários, dois átomos de carbono primários e oito átomos de hidrogênio. 02. na molécula de bisfenol A, os grupos –OH estão ligados diretamente aos átomos de carbono da cadeia alifática. 04. a 25 ºC, seria possível solubilizar 30,0 g de bisfenol A em 50 litros de água. 08. o policarbonato é formado pelas ligações de hidrogênio que ocorrem entre bisfenol A e fosgênio. 16. o policarbonato é um polímero de condensação formado por reação entre dois tipos de monômeros. 32. a molécula de fosgênio assume geometria trigonal plana. 24 ‐ (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP) Pesquisadores na Espanha e na Inglaterra descobriram que as larvas da traça‐grande‐da‐cera (Galleria mellonella) degradam o polietileno, que responde por 40% dos plásticos. A equipe pôs 100 lagartas‐da‐cera numa sacola de compras comercial de polietileno por 12 horas, e as criaturas consumiram e degradaram em torno de 92 miligramas, ou quase 3% da embalagem. Para atestar que a mera mastigação das larvas não era a causa da quebra do polietileno os pesquisadores trituraram algumas lagartas numa pasta e a aplicaram em filmes plásticos. Catorze horas depois, os filmes haviam perdido 13% de suas massas, presumivelmente dissociadas por enzimas do estômago das larvas. Ao inspecionar os filmes degradados a equipe encontrou traços de etilenoglicol, produto da dissociação de polietileno e sinal de uma verdadeira biodegradação. Scientific American, Brasil, setembro 2017, edição 176. 26 http://portal.anvisa.gov.br/alimentos/embalagens/bisfenol MÓDULO 30 POLÍMEROS Em relação aos compostos polietileno e etilenoglicol, representados nas fórmulas abaixo, foram feitas as seguintes afirmações. I. O polietileno é um polímero sintético de adição, cujo monômero é o eteno. II. O etilenoglicol é um dos monômeros que participa da reação para formação de um polímero de adição. III. O etilenoglicol possui dois carbonos secundários. IV. A reação entre polietileno e etilenoglicol forma o polímero de condensação poli (tereftalato de etileno). A(s) afirmativa(s) corretas são: a) I b) I e II c) III e IV d) II e IV 25 ‐ (PUC SP) Pesquisadores dos Estados Unidos e da China desenvolveram um material sintético que, em princípio, reproduziria as propriedades mecânicas de tecidos biológicos como cartilagens e tendões melhor do que outros materiais hoje em teste. (...) O novo material foi obtido a partir da combinação de aramida e álcool polivinílico. Conhecidas pelo nome comercial de Kevlar, material usado em coletes à prova de balas, as fibras nanométricas de aramida são resistentes a calor, pressão e tensão, enquanto o álcool polivinílico é um polímero solúvel em água. A figura ao lado representa as cadeias de Kevlar. Sobre esse composto é CORRETO afirmar que a) é um polímero que possui amina como função orgânica. b) é uma poliamida aromática. c) apresenta ligações de hidrogênio, a mais fraca das interações intermoleculares, unindo as cadeias. d) pertence à função orgânica nitrocompostos. 26 ‐ (Universidade Iguaçu RJ) A reciclagem de polímeros, principais constituintes dos plásticos, tem como finalidade reduzir a exploração de recursos naturais não renováveis, como o petróleo. Os polímeros não recicláveis, são geralmente incinerados ou levados para os aterros, onde permanecerão por longos anos. No caso do PET, polietilenotereftalato, utilizado em embalagens para alimentos e bebidas, é preciso que o produto reciclado mantenha alta pureza. A Du Pont desenvolveu um processo de reciclar capaz de recuperar os monômeros tereftalatodedimetil e etileno‐glicol usados na produção de PET, de acordo com a reação representada pela equação química. A partir dessas informações, é correto afirmar: 01) O PET é um poliéster representado por uma cadeia carbônica principal aromática. 02) O vidro é uma boa alternativa para substituir o PET na fabricação de garrafas e evitar o acúmulo desse material nos aterros. 03) As embalagens de bebidas descartadas, nos aterros sanitários, são degradadas e transformadas em DMT e etileno‐glicol por micro‐organismos. 04) O volume de garrafas PET depositadas nos aterros é muito pequeno, quando comparado à mesma massa de sacolas de polietileno utilizadas em supermercados. 05) O processo químico de reciclagemdo PET é falho porque o etileno‐glicol produzido não é totalmente 27 MÓDULO 30 POLÍMEROS reutilizado para a produção de novas embalagens de alimentos e de bebidas. 27 ‐ (Mackenzie SP) Os polímeros condutores são geralmente chamados de “metais sintéticos” por possuírem propriedades elétricas, magnéticas e ópticas de metais e semicondutores. O mais adequado seria chamá‐los de “polímeros conjugados”, pois apresentam elétrons pi () conjugados. Assinale a alternativa que contém a fórmula estrutural que representa um polímero condutor. a) b) c) d) e) 28 ‐ (ACAFE SC) Observe as reações abaixo referentes a polimerização do pirrol. Mecanismo de reação de polimerização do pirrol. Considere as informações e os conceitos químicos para analisar as afirmações a seguir. I. Na etapa 1 da reação de polimerização do pirrol ocorre um processo de oxidação e na etapa 2 ocorre a liberação de prótons. II. O polipirrol é considerado um copolímero. III. O polipirrol formado na etapa 4 pode ser chamado de “polímero conjugado” porque é formado por cadeias contendo duplas ligações C=C conjugadas. Assinale a alternativa correta. a) Apenas I está correta. b) Todas estão corretas. c) Apenas III está correta. d) Apenas I e III estão corretas. 29 ‐ (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP) Os tecidos de roupas esportivas estão cada vez mais leves, resistentes, com tramas que permitem o suor evaporar e a pele “respirar”, melhorando o conforto térmico dos atletas e consequentemente a sua performance. Esses tecidos são desenvolvidos, em geral, de fibras poliméricas contendo grupos amida, as poliamidas. Esses polímeros são obtidos a partir da reação de condensação entre monômeros que contém dois grupos reativos, permitindo a formação de uma longa cadeia polimérica. Para a produção de uma poliamida, é necessário que os monômeros apresentem as seguintes funções a) álcool e amina. b) ácido carboxílico e amina. c) ácido carboxílico e nitrocomposto. d) álcool e nitrocomposto. 28 MÓDULO 30 POLÍMEROS 30 ‐ (UFRR) Observe a seguinte reação de polimerização entre o etilenoglicol e o ácido tereftálico: O nome da reação de polimerização acima, o nome do polímero obtido e a função orgânica presente nele são respectivamente: a) Adição, Poliestireno, Éter; b) Adição, Policarbonato, Éter; c) Condensação, Poliuretano, Éster; d) Condensação, Polietileno, Éster; e) Condensação, Kevlar, Cetona. 31 ‐ (Faculdade São Francisco de Barreiras BA) O poli(tereftalato de etileno), PET, é um polímero que apresenta múltiplas aplicações, dentre as quais, a obtenção do Dracom™, marca registrada para a fibra utilizada na confecção de válvula cardíaca e de implantes vasculares para reposição de artérias de grandes diâmetros. O poli(tereftalato de etileno), representado de maneira simplificada pela estrutura química, é obtido a partir da reação de polimerização entre os monômeros ácido tereftálico e etano–1,2–diol, comumente denominado de etileno glicol. A análise das informações associadas aos conhecimentos da Química permitem afirmar: a) O polímero representado pela estrutura química é um poliéter que pode ser degradado na presença de ácidos e de bases. b) A fórmula condensada do etileno glicol, HO(CH2)2OH, indica que esse composto químico apresenta o grupo funcional dos enóis. c) O poli(tereftalato de etileno) é um polímero de adição porque os seus monômeros apresentam cadeias carbônicas insaturadas. d) A integração entre o implante vascular de Dracom™ e as proteínas das células que compõem o tecido do vaso sanguíneo é do tipo dipolo instantâneo‐ dipolo induzido. e) O ácido tereftálico, um dos monômeros utilizados na produção do poli(tereftalato de etileno), é um diácido aromático representado pela fórmula molecular C8H6O4. 32 ‐ (UFSC) Funcionárias passam mal após inalar poli(metilmetacrilato) Em agosto de 2016, funcionárias da equipe de limpeza de uma empresa de Maceió precisaram de atendimento médico após limpar o chão do almoxarifado sem equipamentos de proteção individual. No local, dois vidros contendo poli(metilmetacrilato) haviam caído no chão e quebrado, liberando o líquido para o ambiente. Essa substância química é tóxica e tem causado danos irreparáveis quando utilizada em procedimentos estéticos. O poli(metilmetacrilato) – PMMA – também é conhecido como “acrílico” e pode ser obtido a partir da polimerização, sob pressão, da molécula representada como I no esquema abaixo, na presença de catalisador e sob aquecimento: Sobre o assunto, é correto afirmar que: 01. o PMMA é um polímero de condensação. 02. a molécula de I apresenta a função orgânica éter. 04. a nomenclatura IUPAC de I é 2‐metilprop‐2‐ enoato de metila. 08. a molécula de I é o monômero do PMMA. 16. a molécula de I apresenta isomeria geométrica. 32. o catalisador, a pressão e o aquecimento influenciam a velocidade da reação de formação do PMMA. 64. o PMMA apresenta o radical metil ligado a um átomo de carbono insaturado. 33 ‐ (UNIFOR CE) Polímeros são macromoléculas construídas a partir de muitas unidades pequenas que se repetem, chamadas 29 MÓDULO 30 POLÍMEROS monômeras ou meros. Um dos polímeros de larga aplicação é náilon 66 que apresenta alta resistência e é facilmente moldável. A reação de obtenção do náilon 66 é mostrado abaixo De acordo com a reação, a função orgânica que é formada pela reação de polimerização é: a) Amida. b) Amina. c) Éster. d) Aldeído. e) Carbonila. 34 ‐ (Unioeste PR) O Dacron® é um polímero que pode ser obtido pela reação de um ácido dicarboxílico e um triol cujo resultado é uma fibra com a estrutura representada abaixo. A respeito do Dacron, são feitas algumas afirmações. Assinale a afirmativa INCORRETA. a) O Dacron é um poliéster. b) O Dacron apresenta ligações cruzadas. c) As ligações cruzadas diminuem a resistência da fibra. d) De acordo com a figura mostrada acima, o triol utilizado foi o glicerol. e) O Dacron é um polímero de condensação. 35 ‐ (UCS RS) Polímeros são macromoléculas formadas por unidades químicas menores que se repetem ao longo da cadeia, chamadas monômeros. O processo de polimerização é conhecido desde 1860, mas foi somente no final do século XIX que se desenvolveu o primeiro polímero com aplicações práticas, o nitrato de celulose. A partir daí, com o conhecimento das reações envolvidas nesse processo e com o desenvolvimento tecnológico, foi possível sintetizar uma grande quantidade de novos polímeros. Atualmente, é tão grande o número desses compostos e tão comum a sua utilização, que é praticamente impossível “passar um único dia” sem utilizá‐los. Os polímeros, apresentados na COLUNA B, são produzidos a partir da reação de polimerização dos monômeros listados na COLUNA A. Associando a COLUNA A com a COLUNA B, de modo a relacionar o monômero que origina seu respectivo polímero, assinale a alternativa que preenche corretamente os parênteses, de cima para baixo. a) 1 – 2 – 4 – 3 b) 4 – 3 – 2 – 1 c) 3 – 2 – 4 – 1 d) 1 – 3 – 4 – 2 e) 2 – 1 – 4 – 3 36 ‐ (ENEM) O Nylon ® é um polímero (uma poliamida) obtido pela reação do ácido adípico com a hexametilenodiamina, como indicado no esquema reacional. 30 4 4 MÓDULO 30 POLÍMEROS O O HO OH ácido hexanodioico (ácido adípico) + H2N NH2 1,6-diamino-hexano (hexametilenodiamina grupos hidroxila da molécula de celulose, diminuindo as interações entre as mesmas. 16. Um gel de poliacrilamida absorve mais água quando colocado em água pura do que em uma solução aquosa de NaCl a 10 %. 38 ‐ (FAMERP SP) A remoção da lactose de leite e derivados, necessária para que pessoas com intolerância a essa substância possam consumir esses produtos, é feita pela adição da enzima N H Nylon 6,6 N + n H2O H n lactase no leite, que quebra a molécula de lactose, formando duas moléculas menores, conforme a equação: Na época da invenção desse composto, foi proposta uma nomenclatura comercial, baseada no número de átomos de carbono do diácido carboxílico, seguido do número