Relatório 8 Síntese de Poliacrilamida

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SÍNTESE DA POLIACRILAMIDA
Júlia Borges Saran 729694
Ingrid Toledo 729767
Jonathas Cardoso Vieira 729753
Michael Silva de Oliveira 729673
Lucas Fernandez Caro 729705
Disciplina: 
Engenharia 
Turma: 
Experimento no 
Data da realização do experimento:24/05/2016 
Responsável:
4
Conteúdo 
Resumo	3
Introdução	3
Procedimento Experimental	5
Resultados e Discussão	5
Conclusão	5
Referências	6
Anexos	6
Resumo
Neste experimento foi realizado o processo de polimerização para se obter a poliacrilamida, á partir da acrilamida e do peróxido de benzoila. A síntese de poliacrilamida foi avaliada em solução aquosa, em um tubo de ensaio colocado dentro de um béquer com água fervendo. Foi possível observar no tubo a polimerização da acrilamida, por consequência, a rigidez do polímero que se formou. 
Introdução
Dentro dos estudos de química orgânica, grande parte de conteúdo se refere à classe dos polímeros, que são macromoléculas em sequência de repetição de cadeias carbônicas. A palavra polímero vem do grego: poly = muitos, mero = partes, polímeros = muitas partes, o que no geral é isso mesmo que ocorre, pois para se formar um polímero é necessária a junção de muitas moléculas pequenas, o que se denominam monômeros. Esses monômeros, quando em uma sequência de repetição e ligadas através do processo de polimerização, dão origem a macromoléculas de altíssimos pesos moleculares. 
Quando se tem o polímero, a parte que se repete n vezes é chamada de mero, onde seu número de repetição durante a estrutura do polímero é infinita, pois se houver um número limitante já não é mais polímero e sim oligômero, como no caso de óleos, plastificantes e querosene. (1)
Como citado anteriormente, a forma de junção dos monômeros para a criação de um polímero é dada através da polimerização, o processo mais importante de composição de macromolécula. Este processo pode ser feito através de dois mecanismos: poliadição ou policondensação 
Na polimerização por condensação, o polímero é composto pela combinação de dois ou mais monômeros distintos entre si, ocorrendo a eliminação de moléculas mais simples, como, por exemplo, a água, nitrito (NH3), ou ácido clorídrico (HCl), o que pode ser chamado de subproduto. Nesse tipo de polimerização, os monômeros não apresentam necessariamente duplas ligações entre os carbonos, no entanto, é preciso apresentar dois tipos diferentes de grupos funcionais. (3), (4) (Imagem 1)
 Já na  polimerização por adição, a macromolécula final é formada pela junção de monômeros todos idênticos entre si. Nesse grupo, o monômero apresenta obrigatoriamente uma ligação dupla entre carbonos, no mínimo, pois a polimerização acontece quando ocorre a quebra da dupla ligação dando origem a dois radicais livres. Os radicais livres combinam-se com o monômero e dão partida ao crescimento da cadeia polimérica. (2), (4) 
Na poliadição é de extrema importância que a polimerização seja feita na presença de um iniciador, isso é, uma substância que dá origem a radicais livres em condições suaves. Para isso, precisa ter uma ligação fraca.  Os peróxidos orgânicos atendem a este requisito. Isso, por sua vez,  faz com que sejam produtos químicos que devem ser manuseados com cuidado e armazenados sob refrigeração pois podem explodir facilmente. (Imagem 1) (4)
São exemplos de iniciadores pertencentes à classe dos peróxidos o de benzoila, o peróxido de lauroila e o peróxido de isopropil dicarbonato.
 Imagem 1- exemplos de poliadição e policondensação
Um exemplo de poliadição é a poliacrilamida cujo monômero é a Acrilamida (Imagem 2)
	Imagem 2 - monômero da Acrilamida / Mero de Poliacrilamida
A Poliacrilamida é empregada no tratamento de água potável e águas de reuso, isso devido a sua consistência gel (Hidrogel), que facilita a retirada de partículas e outras impurezas. É também utilizada na produção de colas, papel, cosméticos e ainda em construção, nas fundações de represas e túneis. Além disso, pode ser produzida em alguns alimentos preparados a altas temperaturas. Desde 2002, quando foi noticiada, na Suécia, a presença de elevados níveis de acrilamida em certos tipos de alimentos processados a altas temperaturas, começou- se a desenvolver pesquisas que comprovassem que esse era o principal responsável do desenvolvimento de câncer, as pesquisas se expandiram para Holanda, Noruega, Suíça, Reino Unido e Estados Unidos. Como resultado foi-se comprovado a presença da substância em altíssimas quantidades em determinados alimentos, porém nenhuma pesquisa conclui ainda os riscos a saúde. (6)
Procedimento Experimental
Inicialmente efetuou-se a montagem de estrutura para o ensaio da seguinte forma: na bancada foi colocado o suporte universal que apoiou o tripé em cima de uma base de madeira. Em cima do tripé ficou suspensa uma tela de amianto, que impossibilita que a chama atinja diretamente o béquer, que nela foi suspenso, e, embaixo do tripé o Bico de Bunsen ficou posicionado. Colocou-se o termômetro no suporte, por meio de garras que o mantém fixo, de acordo com a altura necessária. Acondicionou-se 250 ml de água em um béquer de 250 ml para a realização do teste. O bico de Bunsen foi aceso e deixou-se a agua ferver. (Imagem 3)
Imagem 3 - Montagem de estrutura para ensaio
Enquanto a água estava em aquecimento, foi acondicionado em um tubo de ensaio 10 ml de Acrilamida com concentração de 2,5% e depois acrescentado com pesagem em balança analítica 0,1165 g de peróxido de benzoila. (Imagem 4) (Imagem 5)
Imagem 4 - pesagem do peróxido de benzoila
O tubo com a mistura foi colocado dentro do Béquer com água em ebulição e fixado no suporte com as garras. (Imagem 5)
Imagem 5 - Tubo de ensaio em água em ebulição
 
Resultados e Discussão
Após poucos segundo de contato do tubo de ensaio com o calor da água, começou o processo de polimerização da acrilamida, pode-se observar a criação de bolhas no interior do tubo, as quais foram aumentando em tamanho e em quantidade até atingir uma viscosidade relativamente alta em que não seria mais possível a formação de bolhas. A reação, a olho nu, se finalizou após aproximadamente 2min. (Imagem 6) (Imagem 7) (Imagem 8)
Imagem 6 - Início da reação
Imagem 7 - Durante a reação
Imagem 8 - Momento próximo ao fim da reação
O tubo ficou suspenso no suporte, porém foi retirado do contato com a água para poder ser resfriado. Após o resfriamento, com o auxílio da bagueta, foi-se testado a consistência do polímero formado dentro do tubo. A Poliacrilamida é de consistência pastosa, parecida com gel. (Imagem 9)
Imagem 9 - Teste de consistência
O que garantiu a polimerização dentro do tubo de ensaio foi a quantidade de peróxido de benzoila juntamente com a temperatura, que na reação funciona como iniciador, capaz de gerar radicais livres dando início a propagação dos monômeros de acrilamida. 
Conclusão	
Os objetivos iniciais desse experimento foram alcançados, pois foi possível através dos materiais e do processo feito, realizar a polimerização por poliadição, que teve como iniciador o peróxido de benzoila, que deu origem a radicais livres que se juntaram ao monômero acrilamida dando início a formação da cadeia polimérica poliacrilamida, foi possível observar o crescimento do polímero e analisar em sequência, sua rigidez e consistência, que é pastosa, parecida com um gel. 
Referências
 (1). BOLETIM TÉCNICO BRASKEM Nº 08. Glossário de termos aplicados a polímeros. Adaptado e resumido de Agnelli, J. A. M. (2000). Verbetes em polímeros.
Disponível em: <https://www.braskem.com.br/Portal/Principal/Arquivos/html/boletm_tecnico/Glossario_de_termos_aplicados_a_polimeros.pdf/>. Acesso em: 25 de maio 2016
(2). Reference Module in Materials Science and Materials Engineering
Zhang, M.;  June, S.M.;  Long, T.E.;  Kong, J.(2016)
Reference Module inMaterials Science and Materials Engineering
(3). Macromolecular antioxidants via thiol-ene polyaddition and their synergistic effects
Beer, Stephan;  Teasdale, Ian;  Brueggemann, Oliver (2014)
Polymer Degradation and Stability vol. 110 p. 336-343
(4) Initiator-free synthesis of molecularly imprinted polymers by polymerization of self-initiated monomers. Panagiotopoulou M Beyazit S Nestora S Haupt K Tse Sum Bui B Polymer 
2015 vol: 66 pp: 43-51 
(5) Polymer complexes. LXIII. Supramolecular and coordination chemistry of some polymer complexes and their applications El-Sonbati A El-Bindary A Diab M Hady M Journal of Molecular Liquids
2016 vol: 220 pp: 283-294
(6) FAQ - Sistema de Perguntas e Respostas. Disponível em <http://www.anvisa.gov.br/faqdinamica/index.asp?Secao=Usuario&usersecoes=28&userassunto=173>. Acessado em: 25 de maio de 2016
Anexos
1. A reação de polimerização é um dos tipos mais importantes de composição de macromoléculas e, em geral, ocorre entre compostos de dupla ligação que se combinam quimicamente. Esse tipo de reação pode ser dividido basicamente em dois grupos: polimerização por adição e a polimerização por condensação.
Na polimerização por adição, a macromolécula final é formada pela junção de monômeros todos idênticos entre si. Nesse grupo, o monômero apresenta obrigatoriamente uma ligação dupla entre carbonos, no mínimo. No decorrer do processo de polimerização, ocorre o rompimento da ligação π*, dando origem a duas novas ligações simples.
Já na polimerização por condensação, o polímero é composto pela combinação de dois ou mais monômeros distintos entre si, ocorrendo a eliminação de moléculas mais simples, como, por exemplo, a água, nitrito (NH3), ou ácido clorídrico (HCl). Nesse tipo de polimerização, os monômeros não apresentam necessariamente duplas ligações entre os carbonos, no entanto, é preciso apresentar dois tipos diferentes de grupos funcionais.
2. A polidispersividade de uma amostra polimérica está associada com a “largura” da sua curva de distribuição de massa molar. Para duas amostras de um mesmo polímero com mesmos valores médios de massa molar, o IP (índice de polidispersividade) é um indicativo da faixa de variação das propriedades mecânicas da amostra. O ideal é que o IP seja o menos disperso possível para que a variação nas propriedades seja a menor possível.
3. Polimerização poliadição:
-Polietileno: formado pela união de várias moléculas de etileno. Essa substância é muito utilizada na fabricação de recipientes para líquidos, objetos domésticos, sacolas plásticas, brinquedos e capas para fios elétricos.
-PVC (policloreto de vinila): produto da junção moléculas de cloreto de vinila, muito empregado na produção de tubos para encanamentos, discos, sapatos plásticos, filmes para embalagens, entre outros.
-Polipropileno: é obtido a partir do propileno (propeno), sendo mais duro e resistente ao calor, quando comparado com o polietileno. É muito usado na fabricação de tanques, tubulações para produtos químicos, caixas para bebidas, tampas flip top, filmes, embalagens para alimentos e cosméticos. 
Polimerização policondensação:
-Policarbonato: o policarbonato é um plástico transparente, com alta resistência mecânica, usado em janelas de aviões, visores de capacetes, coberturas transparentes e em capas de CDs.
-PET (politereftalato de etileno): esse polímero de condensação é um poliéster. O principal uso desse polímero é em garrafas plásticas, mas ele também é usado na fabricação de tecidos, cordas, filmes fotográficos, fitas de áudio e vídeo, guarda-chuvas, gabinetes de fornos e em embalagens.
-Baquelite: sua reação de polimerização por condensação ocorre entre o fenol e o formaldeído, sendo um polifenol. O baquelite é usado para se fabricar cabos de panela, tomadas, interruptores, telefones, máquinas fotográficas e bolas de bilhar.
4. O controle de temperatura no processo de poliadição é importante devido a presença do iniciador, pois a temperatura não deve ultrapassar seu ponto de fusão. No caso do iniciador utilizado no experimento, o peróxido de benzoila, a temperatura não deve ultrapassar os 103ºC, pois sua fusão ocorre entre 103ºC à 106ºC. 
5.Na policondensação não é necessário o mesmo rigor de controle de temperatura como na poliadição, pois como não há iniciador, os monômeros são submetidos a altas temperaturas. 
CARDOSO, Mayara. Reação de polimerização. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/reacao-de-polimerizacao/>. Acesso em: 25 de maio 2016
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Polímeros de condensação. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/polimeros-condensacao.htm>. Acesso em: 25 de maio 2016