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Polímeros, Cromatografia de Absorção e Biomoléculas
LACERDA, Rízia M. A.
Polímeros
Os humanos convivem com polímeros desde sempre, uma vez que as proteínas, o DNA e os polissacarídeos que existem em nosso organismo são polímeros naturais. Apesar desta longa convivência, foram só no século XX que um químico, Staudinger, formulou a hipótese macromolecular afirmando que existem moléculas grandes, as macromoléculas. Essa hipótese foi verificada experimentalmente nos anos 20, quando Svedberg e os Bragg provaram que a hemoglobina e a celulose são formadas por moléculas gigantes. A aceitação da existência de macromoléculas permitiu a descoberta de muitas substancias macromoleculares cujo resultado mais visível são os plásticos, borrachas, tintas e vernizes que fazem parte do nosso dia-a-dia.
Polímeros são materiais que apresentam em sua estrutura molecular unidades relativamente simples que se repetem, ligadas entre si por ligações covalentes do tipo SP3, formando lingas cadeias e, portanto, resultando em compostos de alta massa molecular. A palavra Polímeros é originária do grego que significa: poli (muitos) e meros (partes). São macromoléculas formadas por moléculas pequenas meros (monômeros) que se ligam meio de uma reação denominada polimerização.
Quando na cadeia do copolímero houver alternância de segmentos formados pela repetição de cada um dos meros, tem-se um copolímero em bloco (Figura 1). Quando os blocos forem ramificações poliméricas introduzidas em um polímero anteriormente linear, tem-se um copolímero graftizado, Figura 2, conforme o esquema abaixo, onde as letras representam meros.
Figura 1: Esquema de um copolímero em bloco
Figura 2: Esquema de um copolímero em grafitizado
Dependendo das características físicas desejadas para formar materiais a partir de polímeros, faz-se necessária o controle da porcentagem de cada mero. Em contraposição a expressão copolímero, usa-se o termo homopolímero para ressaltar a existência de apenas um tipo de mero. Quando à taticidade, ou seja, à orientação dos substituintes em relação ao plano formado pela cadeia principal (em ziguezague, devido a ligação sp3) de um polímero supostamente linear, tem-se:
Polímeros isotáticos, em que as ramificações estão todas voltadas para um mesmo lado do plano. 
Alguns polímeros comerciais, tais como polipropileno isotático que tem uma estrutura regular, são denominadas cristalinos, embora eles sejam na realidade semi-cristalinos. Nesses polímeros são distinguidos duas regiões uma amorfa e outra cristalina na mesma macromolécula.
Polímeros sindiotáticos, em que há alternância de orientação em relação ao plano da cadeia.
Polímeros atáticos, quando não há qualquer regularidade de 
orientação.
Quanto aos tipos de encadeamento entre os monômeros, tem-se: encadeamento cabeça-cauda, cabeça-cabeça e cauda-cauda, predominando o primeiro, por razões estéricas.
Os polímeros podem ser naturais ou sintéticos. Dentre os vários polímeros naturais podemos citar a celulose (plantas), caseína (proteína do leite), látex natural e seda. São exemplos de polímeros sintéticos o PVC, o Nylon e acrílico. Com relação ao tipo de reação de polimerização, os polímeros sintéticos são classificados basicamente em dois grupos: de adição e de condensação.
Os polímeros de adição são formados por monômeros iguais que apresentam pelo menos uma dupla ligação a qual é rompida para que ocorra a reação de adição. Como exemplo tem a formação de um polímero muito empregado em tubulações de água, o policloreto de vinila - PVC:
Os polímeros de condensação são formados geralmente pela reação entre dois monômeros iguais ou diferentes, com eliminação de moléculas pequenas, por exemplo, água. O nylon 66 é um exemplo de polímero de condensação que utiliza como monômeros o hexanodióico (ácido adípico) e a 1,6-hexanodiamina (hexametilenodiamina), abaixo representadas.
Nesta reação ocorre a quebra da ligação C–OH no ácido e N–H na amina, levando a formação de água (H2O) e da ligação C–N que “une” os monômeros. O polímero obtido por essas sucessivas combinações, conhecido por nylon, tem grande aplicação na indústria têxtil e foi primeiramente obtido em 1938 pelo químico Wallace Hume Carothers.
Quanto à fusibilidade, os polímeros sintéticos, podem ser classificados em termoplásticos (podem ser fundidos por aquecimento e solidificados por resfriamento) e termorrígidos (infusíveis e insolúveis, não permitem reprocessamento).
Os termoplásticos, de acordo com sua durabilidade e desempenho podem ser convencionais ou de engenharia. Os termoplásticos de engenharia apresentam melhores propriedades térmicas e mecânicas que os convencionais, além de possuírem um maior custo. São exemplos de termoplásticos de engenharia, o policarbonato – PC (utilizados na fabricação de CD, janelas de aeronaves e ginásios de esportes) e as poliamidas – Nylons (usados em engrenagens plásticas, tecidos impermeáveis etc). Os termoplásticos convencionais são encontrados principalmente nas embalagens plásticas como garrafas, copos descartáveis, potes, sacos plásticos etc.
Para a reciclagem de plástico é necessário separar, por categorias, os diferentes resíduos poliméricos urbanos utilizando-se de procedimento sistemático de identificação:
Códigos – São números ou siglas inscritos no produto que indicam o material empregado na confecção da embalagem. Normalmente estão localizados na parte inferior dos frascos e potes e no interior das tampas. São eles:
 PET PEAD PVC PEBD PP PS Outros
PET - Poli (Tereftalato de etileno)
PEAD - Polietileno de Alta Densidade
PVC - Poli (Cloreto de Vinila)
PEBD – Polietileno de Baixa Densidade
PP – Polipropileno
PS – Poliestireno
Outros - Outros plásticos diferentes dos anteriores.
Comportamento mecânico (dureza, embranquecimento na dobra etc.)
Densidade
Queima (inflamabilidade, pH da fumaça etc)
Solubilidade
Tabela 1: Solubilidade dos plásticos utilizados na confecção das embalagens dos produtos domésticos.
	Número de
identificação
	Código
	Nome do polímero
	Solúvel
	Insolúvel
	1
	PET
	Poli (tereftalato de etileno)
	Ortoclorofenol*, nitrobenzeno*
	Xileno, álcool etílico, clorofórmio, metil etil cetona, ciclohexanona, benzina, acetona.
	2
	PEAD
	Polietileno de alta densidade
	Xileno**, decalina*, tetralina*
	Álcool etílico, benzina, clorofórmio, acetona
	3
	PVC
	Poli (cloreto de vinila)
	Metil etil cetona, dimetil formamida, ciclohexanona
	Clorofórmio, alcoois, xileno
	4
	PEBD
	Polietileno de baixa densidade
	Heptano*, xileno*,
decalina*, 
tetralina*
	álcool etílico, benzina, clorofórmio, acetona
	5
	PP
	Polipropileno
	Xileno**,
decalina*,
tetralina*
	Álcool etílico, benzina, clorofórmio, acetona
	6
	OS
	Poliestireno
	Xileno,
clorofórmio, éter etílico
	Álcoois
	7
	OUTROS
	Outros plásticos
	
	
* a temperatura acima de 50 °C ** a temperatura acima de 100 °C
Cromatografia de Absorção
A cromatografia é um método físico-químico que permite separar os componetes de uma mistura atendendo a propriedade como a solubilidade, tamanha e massa. Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel (quando arrastadas por um eluente liquido ou gasoso em movimento) e a fase estacionária (quando possui diferentes velocidades de deslocamento das moleculas através de um meio poroso). A grande variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias a torna uma técnica extremamente versátil e de grande aplicação.
O termo cromatografia foi primeiramente empregado em 1906 e sua utilização é atribuída a um botânico russo ao descrever suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas. O suporte cromatográfico pode ser apresentado com camada plana, para a cromatografia de camada plana e de uma coluna, na cromatografiaem coluna.
A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos, por comparação com padrões previamente existentes, para a purificação de compostos, separando-se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura. A separação cromatográfica está relacionada com o fenômeno de adsorção (aderência de partículas, moléculas ou íons) à fase estacionária, que pode ser um papel poroso, sílica gel, albumina, etc.
Quando misturas gasosas ou líquidas são postas em contacto com um meio sólido, as diferentes moléculas ou íons que as constituem, são por ele retidas mais ou menos fortemente, consoante as suas características anteriormente referidas. Depois das partículas aderirem ao suporte, na fase estacionária, é possível separá-las recorrendo a eluentes apropriados. As técnicas cromatográficas podem ser classificadas como:
Cromatografia de partição: Esta baseia-se nas diferentes solubilidades dos componentes de uma mistura, em ambas as fases, as quais são as duas líquidas. Pode ser efetuada em papel ou em coluna como suportes. Ambos estes processos vão ser descritos mais à frente. O coeficiente de partição é independente da concentração e de outras substâncias da mistura.
Cromatografia de adsorção: Baseia-se nas diferentes afinidades adsorventes da superfície da fase estacionária. É uma cromatografia em que a fase móvel é liquida e a fase estacionária é sólida. A separação baseia-se nas interações entre moléculas dos solutos da fase móvel liquida e a superfície da fase estacionária sólida. Existem dois tipos de cromatografia de adsorção, em camada fina, onde se faz passar lentamente através de uma coluna de material adsorvente uma mistura líquida, cujos componentes se vão depositando em zonas distintas da coluna, devido à diferença de velocidade de arrastamento de cada um; e em coluna, que se aplica sobretudo em separação de espécies não-iônicas solúveis em solventes orgânicos segundo a polaridade, o número relativo e a posição do grupo funcional. Esta técnica tem as desvantagem do aparecimento de caudas nas bandas e na dificuldade de reprodução da atividade da fase estacionária quando se usam agentes desativadores. 
A adsorção pode ser feita quer por substâncias apolares (carvão ativado), quer por substâncias polares (óxidos e sais). Além das moléculas do soluto, também as moléculas do solvente são adsorvidas pela fase sólida, sendo necessária a deslocação de moléculas adsorvidas de solvente por moléculas de soluto, para adsorção destas.
Biomoléculas
Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicas de grandes dimensões: as macromoléculas. Estas são formadas por um número relativamente reduzido de elementos químicos, principalmente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono. Em termos de percentagem esses elementos juntos perfazem o total de aproximadamente 99% da massa da maioria das células. Eles são os elementos mais leves capazes de formar uma, duas, três e quatro ligações, respectivamente. Em geral os elementos químicos mais leves formam as ligações químicas mais fortes.
As biomoléculas desempenham diferentes funções: estruturais; energéticas; enzimáticas; armazenamento e transferência de informação. Muitas biomoléculas são polifuncionais, contendo dois ou mais grupos funcionais diferentes, cada um com suas ações químicas características. A “personalidade” química de um composto é determinada pela química de seus grupos funcionais e a disposição desses no espaço tridimensional.
As biomoléculas podem ser inorgânicas ou orgânicas. A água e os sais minerais são biomoléculas inorgânicas. As biomoléculas orgânicas são os glicídios (açúcares), os lipídios (gorduras), as proteínas e os ácidos nucléicos (DNA e RNA).
As biomoléculas inorgânicas são comuns a toda a matéria, tanto viva como inerte, ao passo que as orgânicas são mais abundantes na matéria viva. Nas biomoléculas orgânicas, é muito freqüente a polimerização, isto é, o fato de determinadas moléculas se unirem entre si, formando uma macromolécula. As unidades são chamadas monômeros e a molécula resultante, polímero. As macromoléculas biológicas são realmente grandes se comparadas às moléculas inorgânicas. Os orgânulos celulares são estruturas supramoleculares, ou seja, formadas pela associação de diferentes macromoléculas.
Biomoléculas Inorgânicas:
Água: Sem água, não há vida. Em média, ela constitui 70% da massa corpórea dos seres vivos, ainda que alguns tenham mais (96% nas medusas) e outros tenham menos (20% nas sementes. A água é utilizada como meio para as reações químicas (nela estão dissolvidas muitas substâncias), transporta substâncias, dá forma às células, amortece articulações e regula a temperatura do corpo.
Sais Minerais: Formam as partes duras dos seres vivos: as conchas dos moluscos (carbonato de cálcio) e os esqueletos dos vertebrados (fosfato de cálcio). Outros intervém em reações químicas, mantêm a salinidade do organismo (cloreto de sódio e potássio), interferem na transmissão do impulso nervoso ou formam parte de moléculas importantes, como a hemoglobina do sangue. 
Biomoléculas Orgânicas:
Glicídios: São biomoléculas compostas de carbono, hidrogênio e oxigênio, com função energética, como "combustíveis" para os seres vivos, e estrutural, formando partes dos seres vivos. Os mais conhecidos são a glicose (açúcar do mel) e a sacarose (açúcar da cana), que são energéticos; o amido, que serve como reserva de energia nas plantas; e a celulose, que forma as paredes das células vegetais.
Lipídios: São formados por carbono, hidrogênio, oxigênio e outros elementos, como o fósforo. Sua função é energética e estrutural. São muito diversificados e desempenham várias funções no organismo. As gorduras servem como reserva de energia. Os fosfolipídios e o colesterol formam partes das membranas celulares. Algumas vitaminas, como A e D, são lipídios.
Proteínas: Formadas por carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros elementos, são polímeros de biomoléculas menores, os aminoácidos. Suas funções são muito variadas: o colágeno da pele tem função estrutural, a hemoglobina do sangue transporta oxigênio, os anticorpos intervém na defesa contra infecções e as enzimas regulam as reações químicas nas células.
Ácidos Nucléicos: Formados por carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e fósforo, são biomoléculas constituídas por longas cadeias de moléculas menores, chamadas nucleotídios. Há dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA). O DNA contém a informação genética que tem codificadas várias das características de um ser vivo.
Funções Químicas das Biomoléculas: Hidrocarbonetos; Álcoois; Aldeídos; Cetonas; Ácidos Carboxílicos; Amina; Ésteres.
Hidrocarbonetos: São compostos que apresentam apenas carbono (C) e hidrogênio (H); São insolúveis em água, podem apresentar cadeia aberta (alifática) ou fechada (aromática). Os hidrocarbonetos de cadeia longa são insolúveis e sólidos à temperatura fisiológica, mas a presença de insaturações (ligações duplas) na cadeia pode torná-los líquidos ou fluídos. São encontrados nos lipídeos e em alguns aminoácidos.
Álcoois: Compostos que apresentam o grupo hidroxila (-OH), que forma pontes de hidrogênio com a água, sendo portanto solúvel em água. Essa hidroxila se liga a uma cadeia carbonada, e a sua solubilidade depende do tamanho da cadeia e do número de hidroxila. São encontrados nos carboidratos e em alguns aminoácidos.
Aldeídos e Cetonas: Dois tipos de açucares: Aldose e Cetose. São compostos que apresentam o grupo carbonila (H – C = O) que forma pontes de hidrogênio com a água. Se a carbonila estiver na extremidade da cadeia carbonada, será aldeído; Mas se a carbonila estiver entre carbonos, será cetona. São solúveis ou polares; São encontrados nos carboidratos e alguns aminoácidos.
Ácidos Carboxilícos: Compostos que apresentam a carbonila (- COOH). É um grupo ácido, que quando em solução aquosa, libera prótons (H+). Os ácidos com pequena cadeia carbonadasão solúveis em água, já os que têm longa cadeia, são praticamente insolúveis. São encontrados nas gorduras e aminoácidos.
Amina: Grupo Nitrogenado. São compostos que apresentam a amina (-NH2); É um grupo básico ou alcalino, que quando está em solução aceita prótons (H+). São encontrados nas proteínas e ceras.
Ésteres: É o produto da condensação de um álcool (-OH) com um ácido carboxílico (-COOH), com a liberação de água.
REFERÊNCIAS:
ALMEIDA, Pedro Miguel M. C; MAGALHÃES, Hugo S. Polímeros. Universidade Fernando Pessoa (UFP). Faculdade de Ciências e Tecnologia. Porto, 2004. Disponível em: http://www2.ufp.pt/~madinis/Trabalhos/CMAT/2003_2004/Pedro%20e%20Victor.pdf. Acesso em 15 mai. 2014.
CDCC – USP – EXPERIMENTOTECA. Identificação de Polímeros. Disponível em: http://www.cdcc.usp.br/exper/medio/quimica/9bpolimerosg.pdf. Acesso em 15 mai. 2014.
SPINACÉ, Márcia A. S.; PAOLI, Marco A. A Tecnologia da Reciclagem de Polímeros. Química Nova, Vol. 28, Nº.1, 65-72, 2005.
NOGUEIRA, José S.; SILVA, André Luis B. B.; SILVA, Emerson O. Introdução a Polímeros. 2ª Semana de Química – ETFMT -Universidade Federal de Mato Grosso, 2000.
ARGENTON, Ayrton. Conceitos Fundamentais de Cromatografia a Líquido de Alto Desempenhoo (HPLC). Conselho Regional de Química – IV Região. São José do Rio Preto, 2010.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger: Princípios de Bioquímica. 3ed. São Paulo: Saraiva, 2002.
DEGANI, Ana L. G.; CASS, Quezia B.; VIEIRA, Paulo C. Cromatografia: um breve ensaio. Química Nova na Escola, Nº.7, 21-25, 1998.

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