Aula 2 CM2 Parte I

Prévia do material em texto

Aula 2 CM2 Parte I
Faenge - UEMG
Polímeros
• Polímeros: materiais orgânicos com moléculas longas compostas de entidades 
estruturais denominadas unidades meros (da cadeia de "mero“)
– "Mero"denota a unidade repetida numa cadeia polimérica
• Monômero: um único mero é denominado monômero, monômero" é usado no 
contexto de uma molécula consistindo de um único mero
MASSA MOLECULAR
• Polimeros: Massas moleculares médias podem ser determinadas pela 
medida de várias propriedades físicas tais como viscosidade e pressão 
osmótica.
• Massa molecula média: obtida dividindo-se as cadeias em séries de faixas 
de tamanhos e a seguir determinando a fração numérica de cadeias de 
para cada faixa de tamanho. 
• A massa molecular média numérica é expressa na forma:
Mn = xi  Mi
– Mi : massa molecular média da faixa de tamanho i
– xi : fração do número total de cadeias que se situam dentro da 
correspondente faixa de tamanho.
Massa Molecular média mássica
• Massa molecular média mássica (Mw ): fração de massa de moléculas 
dentro das várias faixas de tamanho 
Mw = wi  Mi
– Mi: massa molecular média dentro de uma faixa de tamanho
– wi: fração mássica de moléculas dentro do mesmo intervalo de 
tamanho 
Grau de Polimerização
• Grau de polimerização (n): número médio de unidades de mero numa 
cadeia, uma maneira alternativa de expressar o tamanho médio de cadeia de 
um polímero
• Grau de polimerização médio numérico ( nn )
DP = nn = ( Mn / m )
• Grau de polimerização médio mássico ( nw)
nw = ( Mw / m )
– Mn: massa molecular média numérica 
– Mw: massa molecular média mássica
– m: massa molecular do mero
• Copolímero (tendo 2 diferentes unidades de meros):
m =  fj mj
– fj : fração de cadeias 
– mj: massa molecular do mero da cadeia
Estrutura Molecular
• Polímeros Lineares: unidades de mero se encontram ligadas entre si 
terminal a terminal em cadeias únicas
• Para polímeros lineares, podem existir extensas ligações de van der Waals 
entre as cadeias. 
• Ex: polietileno, cloreto de polivinila, polistireno, polimetil metacrilato, 
nailon e fluorocarbonos.
Linear
• Polímeros Ramificados: polímeros nos quais cadeias com 
ramificações laterais estejam conectadas às cadeias principais
• As ramificações: consideradas como parte da molécula da 
cadeia principal
• A eficiência de empacotamento da cadeia é reduzida com a 
formação de cadeias laterais o que resulta num abaixamento 
da densidade do polímero.
ramificação
• Polímeros com Ligações Cruzadas: cadeias lineares adjacentes se juntam entre si 
em várias posições por ligações covalentes
• O processo de ligação cruzada é encontrado quer durante a síntese quer por uma 
reação química não-reversível que é usualmente realizada numa temperatura 
elevada. 
• Às vezes, esta ligação cruzada é acompanhada por átomos aditivos ou moléculas 
aditivas que se ligam covalentemente às cadeias. Muitos dos materiais elásticos de 
borracha são cruzadamente ligados; em borrachas, isto é chamado vulcanização
Polímeros em Rede: unidades de mero trifuncionais, tendo 3 ligações covalentes ativas, 
formam redes tridimensionais
Polímeros compostos de unidades trifuncionais são denominados polímeros em rede
Exemplos: os epoxis e os fenolformaldeídos
Ligações cruzadas rede
Ex.1, exp. 14.1
Considere as distribuições de massa para o cloreto de polivinila abaixo:
Distribuição de massa por número (a) e por fração mássica (b) de moleculas 
poliméricas
Cadeia
Massa
Calcule:
(a) massa molecular média numérica (the number-average molecular weight)
Mn = xi  Mi
Mn = 21 150 g/mol
(b) grau de polimerização médio numérico (the degree of polymerization)
DP = nn = ( Mn / m )
A (mero)
2  C + 3  H + Cl
A(C) = 12,01 u
A (H) = 1,01 u
A (Cl) = 35,45 u
, Mn = 21,150 g/mol e m ?
Mn = 21 150 g/mol
m = 62,50 g/mol
(c) Massa molecular média mássica (the weight-average molecular weight)
Mw = wi  Mi
Mw = 23 200 g/mol
Lista 1. Ex. 14.4
(a) Calcule a massa molecular do mero (the repeat unit molecular weight) 
para o polipropileno.
(b) Calcule a massa molecular média numérica (Mn, the number-average molecular 
weight) para o polipropileno para que o grau de polimerização médio numérico (the 
degree of polymerization) seja 15 000.
m ?
3  C + 6  H 
A(C) = 12,01 u
A (H) = 1,01 u
m = 3  A (C) + 6  A (H )
Mn ?
DP = 15 000
DP = nn = ( Mn / m )
Mn = DP  m
Lista 1. 14.5
• Os dados de massa molecular molecular de um 
polímero desconhecido é fornecido na tabela
abaixo. Calcule:
(a) a massa molecular média numérica (Mn, the 
number-average molecular weight) para este
polímero
(b) A massa molecular média mássica ( the weight-
average molecular weight)
(c) Se o grau de polimerização (the degree of 
polymerization) é 477, que polímero é este e por
que se pode afirmar assim.
a) A massa molecular média numérica (Mn, the number-average molecular 
weight) para este polímero
Mn = xi  Mi
(b) A massa molecular média mássica ( the weight-average molecular weight)
Mw = wi  Mi
(c) Se o grau de polimerização (the degree of polymerization) é 477, que
polímero é este e por que se pode afirmar assim.
DP = nn = ( Mn / m ) = 447
Mn =
m ? Polímero
Polímero -- m
A(C) = 12,01 u
A (H) = 1,01 u
A (O) = 16,00 u
Lista 1. 14.8
Polietileno de alta densidade pode ter substituição funcional aleatória de 
hidrogênio por cloro
(a) Calcule a concentração em percentual em peso para o Cl (wt%) para que
haja 8% de substituição por cloro dos átomos de hidrogênio no polímero
50  C => 2  50  H => 100 sítios de H
100 sítios de H é 100 % = sem substituição 
A(C) = 12,01 u
A (H) = 1,01 u
A (Cl) = 35,45 u
8 % de Cloro => 92 % de H 
m Cl = 8 %  100 sítios  A (Cl) g
m H = 92 %  100 sítios  A (H) g
m C = 50 sítios  A (C) g
C (Cl, % p/p) = 100  m Cl / (m Cl + m H + m C) %p/p 
:. C(% p/p) = msoluto/mtotal (msoluto + msolvente)100
Mero
(b) De que forma esta substituição funcional de cloro no 
polietileno se difere do cloreto polivinílico?
2  C + 3  H + Cl
Sítios 25 % Cloro 
3  C + 6  H 
Sítios 8 % de Cl (a)