Polímeros: Definição e Classificação

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Brenda Rodrigues 2º Semestre 
Polímeros 
Poli = muitos; meros = partes 
• Ocorre quando pequenas moléculas – monômeros – 
ligam-se entre sim, originando as macromoléculas 
ligadas por ligação covalente 
 
 
Obtenção de materiais poliméricos 
 
 
• Polimerização: reação de criação de polímeros 
 
 
• Não são atacados por ácidos, bases ou agentes 
atmosféricas 
 
• Suportam ruptura e desgaste 
 
• Possuem alta resistência elétrica e baixa densidade 
(entre 0,9 g/cm³ - 1,5g/cm³) 
 
• Plásticos biodegradáveis: podem ser feitos a partir do 
petróleo, porém, com aditivos que permitem com 
que sejam completamente degradados no 
ambiente num período de, em média, 6 meses, 
chegando a custar 10%-15% mais caro que o plástico 
comum; podem ser feitos também com amido de 
milho, mandioca e batata, exigindo do aumento do 
desmatamento na produção desses alimentos, 
sendo quimicamente modificadas em fábricas ou 
reatores biológicos 
 
• Plásticos oxibiodegradáveis: se degradam em 18 
meses ao entrar em contato com o oxigênio da 
atmosfera, sendo produzido a partir de poliolefinas 
tradicionais, cadeias entrelaçadas e cruzadas de 
hidrocarbonetos simples com a adição de um 
catalisador que acelere a oxidação do polímero, 
fazendo com eu se quebre em moléculas menores 
que, diferente do polímero base, são passiveis se 
umedecidas (por H2O) e que ficam disponíveis para 
os microrganismos sob a forma de fonte de energia 
ou alimento – no Brasil não é regulamentada por lei o 
seu uso 
 
Classificação quanto a origem 
Polímeros naturais 
• Borrachas, polissacarídeos (celulose, amido, 
glicogênio), proteínas, ácidos nucleicos 
 
Borracha 
• Material orgânico obtido da árvore Hevea 
brasiliensis (seringueira), por incisão feita em seu 
caule, obtendo-se o látex 
 
o É um polímero de adição e cis 
oDissolvida em 
solvente orgânico 
exibe 
propriedades 
incomuns, como alta viscosidade, baixa pressão 
osmótica, abaixamento do ponto de 
congelamento desprezível, é amorfa e, em sua 
forma elástica tem cristalinidade e ordem 
 
o A 
elasticidade 
da borracha 
deve-se à flexibilidade das cadeias; no seu estado 
normal, as cadeias formam um emaranhado; se a 
deformação é grande, as cadeias individuais 
deslizam umas sobre as outras e a borracha perde 
a sua elasticidade 
 
▪ Pode produzir poli-cis-isopreno (os dois grupos 
CH2 estão 
do mesmo 
lado da 
ligação dupla) ou poli-trans-isopreno (os dois 
grupos CH2 estão de lados opostos) – ou uma 
mistura de ambos 
 
▪ Vulcanização: formação de ligações cruzadas 
através de ligações químicas; as cadeias da 
borracha natural podem ser interligadas com o 
enxofre, utilizando óxido de zinco como 
catalisador, evitando o seu deslizamento 
 
▪ Fórmula empírica: C5H8 
 
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▪ Monômero: 2-metil-1, 3-butadieno (isopropeno) 
 
Polissacarídeos 
• Formados pela 
polimerização dos 
monossacarídeos 
(C6H12O6) 
 
Proteínas 
• Compostas por C, N, O, S e H, 
são formadas pela condensação 
de α-aminoácidos (composto que 
contêm pelo menos um grupo amino (-NH2) e um 
grupo carboxila (COOH)) combinados de formas 
diferentes, unidos através de ligações peptídicas 
acopladas à hidrólise do ATP quando o equilíbrio 
nessa reação está deslocado para a esquerda; são 
as proteínas estruturais, enzimas, hormônios 
 
o Qualquer uma das extremidades de um 
dipeptídeo pode envolver-se em uma reação de 
condensação com outro aminoácido para formar 
um tripeptideos, depois um tetrapeptídeo, etc. O 
produto final é um polipeptídio (polímero de 
aminoácidos) 
 
o Uma unidade de aminoácido é um resíduo – uma 
proteína tem 100 ou mais resíduos. 
 
o Estrutura básica de um α-
aminoácidos: R são agrupamentos 
que irão originar diferentes 
aminoácidos; R1 e R2 representam 
um átomo de H ou qualquer outro grupo 
 
Polímeros sintéticos 
• São a ‘’cópia’’ de polímeros naturais obtidos pela 
junção de moléculas de monômeros, uma de cada 
vez, à molécula em crescimento – envolve reações 
de adição e condensação 
 
o Borracha sintética: obtida a partir de derivados da 
indústria petrolífera, como etileno, propileno e 
butadieno; são mais resistentes às variações de 
temperatura e ao ataque de produtos químicos, 
sendo utilizadas para a produção de mangueiras, 
correias e artigos para vedação 
 
Classificação quanto ao número de monômeros 
• Homopolímero: polímero formado por 1 único tipo de 
monômero 
 
• Copolímero: contém 2 ou mais monômeros diferentes 
 
Classificação quanto ao tipo de cadeia 
 
Cadeia linear (as unidades são unidas em cadeias 
únicas) – Ramificada na cadeia linear básica (as 
cadeias laterais são conectadas às principais; as 
ramificações dificultam as interações, originando um 
material macio e flexível) 
 
 
Ligações cruzadas (as cadeias adjacentes estão 
unidas através de ligações covalentes) – Reticulada 
(tridimensional) ou em rede (possuem muitas ligações 
cruzadas que formam redes tridimensionais) 
 
 
 
Classificação quanto ao método de preparação 
Simbologia 
• Para facilitar o processo de separação 
os plásticos reutilizáveis, foi estabelecido no 
Brasil, pela ABNT (Associação Brasileira de 
Normas Técnicas), na Norma NBR 13.230, um sistema 
de codificação de produtos plásticos que consiste em 
um símbolo com três setas em sequência, 
identificando o tipo de plástico com o qual o produto 
foi fabricado 
 
 
1 – PET – Poli (tereftalato de etileno) – garrafas de 
refrigerantes, água, vinagre, detergentes. 
 
2 – HDPE (PEAD) – Polietileno de alta densidade – 
recipientes de xampus, condicionadores, materiais 
hospitalares, tubos de distribuição de água e gás, 
tanques de combustíveis automotivos – rígidos e com 
resistência ao impacto 
 
3 – PVC – Poli (cloreto de vinila) – forros, badejas de 
refeições, assoalhos. 
 
4 – LDPE (PEBD) – Polietileno de baixa densidade – filmes, 
sacolas de supermercados – formados por moléculas 
menores, constituindo materiais mais flexíveis, 
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entretanto, com uma menor resistência 
 
5 – PP – Polipropileno – tupperware, embalagens para 
iogurtes e água mineral. 
 
6 – PS – Poliestireno – copos de água e de café, isopor. 
 
7 – Outros: PC, PU, ABS 
 
Polímeros de adição 
• As substâncias utilizadas na polimerização são 
insaturadas, contendo ligações duplas e/ou triplas 
 
• Há ruptura da ligação π, formando 2 novas ligações 
simples, posteriormente inicio da formação das 
cadeias poliméricas pelos pontos reativos, e 
terminando com a eliminação desses pontos, 
encerrando a polimerização 
 
Exemplos: 
o Etileno (M) → polietileno 
(P) – utilizado (por exemplo) em 
recipientes para líquidos e capas 
de fios elétricos; 
 
o Possui propriedades cristalinas; 
 
o É um homopolímero 
 
o Quando sofre expansão provocada por gases, origina 
um material conhecido por isopor, que é utilizado 
como isolante térmico, acústico e elétrico 
 
o São resistentes a agentes químicos 
 
1. Uma molécula iniciadora (R2) é aquecida 
para produzir 2 radicais 
 
2. O radical, reativo, 
ataca 1 molécula de etileno e gera um novo radical 
 
3. Este reage com 
outra molécula de etileno, e assim por diante 
 
4. Rapidamente, 
vai sendo construída uma longa cadeia de grupos 
CH2. Eventualmente, este processo termina pela 
combinação de 2 radicais de cadeia longa para 
originar o polietileno 
 
5. Unidade repetitiva do polímero: 
 
• Propileno (M) → 
polipropileno (P) – utilizado 
em invólucros para alimentos, 
tapetes, material de 
laboratório, brinquedos...; obtidos através de reações 
de adição que ocorrem ao acaso 
 
o Possuem alta dureza e são resistentes à tração 
 
o Identificado quando o grupo R é CH3 
 
o Único polímero de hidrocarbonetos encontrado na 
natureza 
 
• Estireno → Poliestireno – 
utilizado em recipientes de 
isopor 
 
oPossui alto índice de refração, podendo ser utilizado 
na iluminação 
 
• Cloreto de vinila → 
policloreto de vinila (PVC) – 
evita a propagação de 
chamas, sendo usado como 
isolante elétrico, canos para água e discos, vestuários, 
pisos, brinquedos 
 
o Único material plástico que não é totalmente 
originário do petróleo (contém, em peso, 57% de cloro, 
um derivado do cloreto de sódio (sal de cozinha), e 
43% de eteno) 
 
• Tetrafluoretileno → 
Politetrafluoroetileno (PTFE) 
teflon – utilizado em películas 
antiaderentes para panelas e fita vedante, além de 
ser isolante elétrico 
 
o Inerte, não combustível e resistente a solventes e ao 
calor 
 
o Apresenta baixo coeficiente de atrito 
 
• Acetato de vinila → 
poliacetato de vinila (PVA) – 
utilizado em colas, tintas, 
esmaltes e chicletes 
 
• Acetileno → 
Poliacetileno; condutor 
de corrente elétrica 
(deve à presença de duplas ligações alternadas em 
sua estrutura, o que permite que os elétrons fiquem 
deslocalizados ao longo da cadeia), possui baixa 
densidade, "não enferruja" e pode formar lâminas finas 
 
Polímeros de condensação 
• Reação entre 2 monômeros diferentes, com a 
eliminação de moléculas pequenas (geralmente 
inorgânicas, como o H2O) para formar novas 
ligações 
o Os monômeros não precisam apresentar duplas 
ligações, só 2 tipos diferentes de grupos funcionais 
 
Exemplos: 
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+ 
• Ácido tereftálico + etilenoglicol 
[etanodiol] → poliéster – utilizado na produção 
de fitas magnéticas, recipientes de produtos de 
limpeza, mangueiras e de tecidos 
 
 
 
 
 
• Ácido adípico (hexanodióico – 6C) + 
hexametilenodiamina (1,6-hexanodiamina – 
6C) → Náilon 66 (ambos os monômeros 
contêm 6 carbonos); Poliamidas (silicone, 
policarbonato...) – utilizado em brinquedos, 
próteses sintéticas, escudos de proteção 
 
o Apresenta elevada dureza, possui baixo coeficiente 
de atrito e pode ser transformado em finos filamentos 
 
 
 
Classificação quanto a organização da cadeia 
polimérica 
 
Amorfo – Semicristalino 
 
• Amorfo: não possuem grau de organização de suas 
cadeias 
 
• Semicristalino: parte das cadeias poliméricas 
organizam-se e formam cristais 
 
Transições térmicas 
 
 
• Se Tuso <Tg (temperatura de transição vítrea) ⇒ o 
polímero é rígido 
 
• Se Tuso > Tg ⇒ o polímero é “borrachoso” 
 
• Se Tuso >> Tg ⇒ a viscosidade do polímero diminui 
progressivamente até alcançar-se a temperatura de 
degradação 
 
o Não existem polímeros 100% cristalinos (se fossem, 
eles passariam diretamente do estado cristalino para 
o líquido viscoso). 
 
Classificação quanto a fusibilidade e/ou 
solubilidade 
• Termoplásticos: Polímeros formados por cadeias 
lineares e/ou ramificadas, capazes de fundirem 
(massa fluída) tornando possível moldá-los 
(aquecendo e resfriando o polímero) e podem ser 
solubilizados em solventes compatíveis e 
reprocessados (reciclagem), sem perder muitas 
propriedades, além de possuir massa molar 
elevada 
o Amorfos: baixa resistência química, fundem-se 
rápido, baixa resistência à tração e transparentes; 
PVC, PMMA (polimetacrilato de metila), PS 
(poliestireno) 
 
o Semicristalinos: translúcidos (ou opacos), boa 
resistência química, alta resistência a tração e alto 
ponto de fusão; PET (politereftalato de etileno), PE 
(polietileno) 
 
• Termorrígidos (ou termofixos): não são capazes de 
fundirem e nem serem solubilizados devido às 
reticulações das cadeias poliméricas (cruzadas); 
são estáveis a variações de temperatura, além de 
possuir massa molar baixa 
o O aquecimento do polímero acabado à altas 
temperaturas promove decomposição do 
material antes de sua fusão, dificultando sua 
reciclagem 
 
• Elastômeros: são as borrachas, apresentando 
elasticidade (devido à baixa quantidade de 
ligações cruzadas) e voltando a forma anterior 
após estiramento; borracha natural, polibutadieno, 
silicone 
 
Estereoisômeros de polímeros 
a. Polímero 
isotáctico: os grupos R 
estão todos do mesmo 
lado da cadeia de 
carbonos assimétricos 
 
o Possui ponto de 
fusão elevado 
 
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o Maior cristalinidade 
 
o Melhores propriedades mecânicas 
 
b. Polímero sindiotático: os grupos R estão em lados 
alternados da cadeia de carbonos assimétricos 
 
c. Polímero atáctico: os grupos R se dispõem ao acaso 
 
o As moléculas não se empacotam de modo regular 
 
o São elásticos, amorfos e frágeis 
 
Massa molar 
• Um polímero é constituído de longas cadeias de 
tamanho não uniforme. Nele existe uma quantidade (i) 
de cadeias com massas molares iguais (Mi). 
 
• Massa molar numérica média; onde xi, 
fração numérica do total de moléculas 
que possuem massa Mi (massa molar da cadeia i) 
 
• Massa molar ponderada média; wi, 
fração em massa do total de moléculas 
que possuem massa Mi (massa molar da cadeia i) 
 
 
 
Identificação preliminar de plásticos 
 
 
Teste do fio de cobre ou teste de Beilstein 
• É um teste rápido para a identificação de halogênios 
no polímero, principalmente a presença de cloro 
 
• Consiste no aquecimento de um fio de cobre até 
que se torne “rubro”, tocando imediatamente o 
material a ser analisado com o fio de cobre e 
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levando novamente à chama do Bico de Bunsen. A 
formação de uma chama verde, mesmo que 
momentânea, indicará a presença de cloro 
(principalmente) ou outros halogênios. 
 
o Ex: PVC, PVDC, etc. 
 
Teste de chama 
• Consiste na queima do material polimérico em uma 
chama, sendo feitas observações sobre o 
comportamento da chama. 
 
• Cada tipo de material apresenta comportamento 
específico quando queimados. 
o Há possibilidade de não ocorrer a queima, ou a 
combustão é difícil sendo extinta quando retirado 
da chama, ou ocorre a combustão na chama, mas 
não fora, ou ainda a combustão é rápida, 
continuando mesmo fora da chama. Além disso, é 
possível verificar algumas propriedades da chama, 
por exemplo, sua coloração, presença ou não de 
fuligem e o odor emanado. Com base nas 
características observadas é possível identificar o 
tipo de material polimérico que está sendo testado. 
 
Teste de Solubilidade 
• São analisados os polímeros e os solventes em termos 
dos parâmetros de solubilidade 
 
• Tem-se uma ideia da solubilidade do polímero no 
solvente, se o parâmetro de solubilidade do solvente 
é próximo ao do polímero; fazendo-se o teste, têm-se 
as seguintes situações quanto ao polímero 
o Solúvel a temperatura ambiente; insolúvel a 
temperatura ambiente 
 
o Solúvel a temperaturas mais elevadas; ocorre 
inchamento; insolúvel sem ocorrer inchamento. 
▪ Os termoplásticos podem ser solúveis, insolúveis ou 
solúveis a elevada temperatura. 
 
▪ Os termorrígidos são insolúveis e não apresentam 
inchamento, mas passíveis de serem atacados 
superficialmente por solventes. 
 
▪ Em borrachas ocorre o fenômeno de 
inchamento o qual é inversamente proporcional 
à densidade de ligações cruzadas. 
 
 
I = insolúvel In = Inchas S = solúvel 
 
Teste de aquecimento em água. 
• Este método de identificação fornece apenas uma 
ideia do material analisado. 
 
• Consiste no aquecimento do material em água 
fervente. Caso haja um amolecimento do material, 
trata-se do de poli (etileno tereftalato). 
 
Pirólise 
• A análise dos produtos de pirólise pode dar uma 
indicação da natureza química do polímero. Um 
procedimento interessante é medir o pH dos gases 
evoluídos da pirólise. 
 
 
 
 
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Fluxograma Simplificado para Identificação de Polímeros