Polímeros

Os polímeros são macromoléculas orgânicas, as quais podem ser de origem natural ou sintética. Os polímeros são formados por meio de reações de polimerização, em que uma molécula de baixa massa molecular, um monômero, se liga com outros monômeros, até a formação do polímero.

Os polímeros são amplamente empregados em nossa sociedade, principalmente na indústria de materiais. Podem ser utilizados para a produção de adesivos, fibras têxteis, plásticos de modo geral, embalagens, resinas e tantos outros produtos. Contudo, os polímeros sintéticos, em sua maioria, são de difícil degradação no meio ambiente, tornando-se um problema ambiental de grande escala.

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Resumo sobre polímeros

• Polímeros são macromoléculas orgânicas formadas por meio da ligação de diversos monômeros.

• Os polímeros podem ser de origem natural (biopolímeros) ou de origem sintética, sendo estes produzidos em laboratório.

• São exemplos de polímeros naturais a celulose, a seda e as proteínas.

• São exemplos de polímeros sintéticos o polietileno, o poliuretano e o polipropileno.

• Os polímeros sintéticos podem ser de adição ou de condensação.

• Os polímeros são amplamente empregados em nossa sociedade, sendo importantíssimos para a indústria de materiais.

• A grande resistência química de produtos poliméricos os coloca no centro da discussão acerca dos problemas ambientais, considerando que são praticamente indestrutíveis pelos microrganismos.

Videoaula sobre polímeros

O que são polímeros?

Polímeros são substâncias compostas por macromoléculas — moléculas com grande massa molecular.

A palavra polímero é oriunda das palavras gregas poly, que significa “muitos”, e meros, que significa “partes” ou “fragmentos”. Essa denominação é bem adequada, visto que os polímeros são caracterizados pela repetição de um ou mais fragmentos moleculares de baixa massa molecular (comumente chamados de monômeros), que se unem, por meio de uma ligação química, para a formação das macromoléculas.

Quais são os tipos de polímeros?

Um polímero pode ser de origem natural ou de origem sintética. Os polímeros naturais (ou biopolímeros) são os que ocorrem na natureza, como é o caso das proteínas e dos polissacarídeos (como amido, glicogênio e celulose). Já os polímeros sintéticos, como o nome faz alusão, são os polímeros produzidos em laboratório, sendo a maioria de origem petrolífera.

Os principais polímeros sintéticos são os plásticos, materiais de grande resistência química e mecânica, os quais podem ser moldados em altas temperaturas. Destacam-se, por exemplo, o policloreto de vinila (PVC), o polietileno (PE) e o náilon.

Dentro dos polímeros sintéticos, há ainda a subdivisão em polímeros de adição ou condensação.

• Polímeros de adição: são formados por reações orgânicas de adição. Caso ele seja oriundo de um único monômero, será conhecido como homopolímero, do contrário, tendo dois ou mais monômeros na sua formação, será conhecido como copolímero.

• Polímeros de condensação (ou eliminação): são formados por meio da reação entre monômeros que possuem grupos reativos entre si, com a consequente eliminação de uma pequena molécula, como água ou etanol.

Aplicações dos polímeros

A química dos polímeros é importantíssima para a ciência dos materiais. Os biopolímeros possuem funções importantes para o nosso corpo, como é o caso do DNA, que aloja nossas informações genéticas, e os polissacarídeos, que armazenam a energia necessária para o funcionamento de nosso corpo.

Um biopolímero conhecido pela humanidade há milênios é a seda, oriunda do casulo do bicho-da-seda. Já foi a principal mercadoria da China, já que sua forma de produção foi, por muito tempo, mantida em segredo pelos chineses, dando origem à famosa Rota da Seda, uma das rotas comerciais mais importantes da época.

Contudo, a grande aplicação dos polímeros se dá pelos sintéticos, o que se iniciou no século XIX, quando, em 1856, houve a produção do primeiro plástico, o celuloide, empregado na fabricação de bolas de bilhar e teclas de piano, e, em 1865, com a produção da fibra têxtil sintética raiom (ou rayon). A tabela a seguir traz a aplicação de alguns polímeros sintéticos conhecidos.

Produção de polímeros

Os polímeros são produzidos via reação de polimerização. Nos polímeros de adição, a reação ocorre pela formação de radicais dos monômeros, os quais se ligam e formam as macromoléculas. Para tal, é necessário que haja uma ligação dupla no reagente de partida. Veja um exemplo, simplificado, da formação do polietileno:

O índice “n” é para indicar que existe um número grande de moléculas envolvidas para formação do polímero. É bem comum que “n” seja maior que 1000. No polímero em questão, destaca-se a parte que se repete “n” vezes dentro de um parêntesis, tal qual na imagem anterior.

Já nos polímeros de condensação, as extremidades dos monômeros apresentam grupos que reagem entre si. É o caso dos aminoácidos, que possuem um grupo amina e um grupo ácido carboxílico. Esses grupos podem reagir e assim formar uma amida, com eliminação de água no processo, conforme demonstra a imagem a seguir.

Essa polimerização é um exemplo da formação das proteínas, que são polímeros oriundos de aminoácidos. As ligações peptídicas são, justamente, os grupos amida formados no processo de polimerização.

Os polímeros de condensação, depois de formados, podem ser classificados de acordo com o grupo funcional presente no polímero, assim, as proteínas são classificadas como poliamidas.

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Polímeros biodegradáveis

Os plásticos e outros polímeros sintéticos têm uma característica positiva e negativa ao mesmo tempo: são praticamente indestrutíveis. É claro que, durante o uso, isso é muito positivo, mas, depois de descartados, tais materiais não conseguem ser degradados na natureza em tempo hábil, mantendo-se no meio ambiente por centenas ou até mesmo milhares de anos, ou seja, os primeiros plásticos sintetizados pelo ser humano estão presentes até hoje em nosso planeta.

Assim, surgiu-se a necessidade do desenvolvimento de polímeros biodegradáveis, capazes de ser degradados por organismos vivos ou enzimas, resultando em CO₂, água e biomassa. A biodegradação de polímeros sintéticos ocorre por meio de dois mecanismos: hidrólise e oxidação.

Poliamidas e poliésteres são suscetíveis a reações de hidrólise, e, assim, é possível fazê-las por meio das enzimas hidrolases. Como consequência, a cadeia é quebrada, formando moléculas menores, as quais podem ser bioassimiladas por microrganismos.

Já o processo de oxidação consiste em oxidar o polímero para a introdução de grupos peróxidos, os quais podem ser quebrados em cadeias menores, que serão bioassimiladas por microrganismos.

Exercícios resolvidos sobre polímeros

Questão 1

(Enem – PPL) O poli(ácido lático) ou PLA é um material de interesse tecnológico por ser um polímero biodegradável e bioabsorvível.

O ácido lático, um metabólito comum no organismo humano, é a matéria-prima para produção do PLA, de acordo com a equação química simplificada:

Que tipo de polímero de condensação é formado nessa reação?

a) Poliéster

b) Polivinila

c) Poliamida

d) Poliuretana

e) Policarbonato

Resposta:

Como é possível perceber, após a reação de polimerização, surge o grupo funcional éster, oriundo da reação da hidroxila (–OH) com o grupo carboxila (–COOH). Assim sendo, trata-se de um poliéster.

Questão 2

(Enem) O uso de embalagens plásticas descartáveis vem crescendo em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é mostrada, tem sido muito utilizado na indústria de refrigerantes e pode ser reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos compostos de PET pós-consumo.

Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de etilenoglicol a partir do PET é a

a) solubilização dos objetos.

b) combustão dos objetos.

c) trituração dos objetos.

d) hidrólise dos objetos.

e) fusão dos objetos.

Resposta:

Um poliéster, assim como um éster, é produzido por meio da reação de esterificação, que consiste na reação entre um álcool e um ácido carboxílico, formando éster e água. Essa reação ocorre em meio ácido e é reversível, sendo ela a hidrólise do éster, com restauração do álcool e do ácido carboxílico de partida.

O etilenoglicol (1,2-etanodiol) é um álcool e, assim, para que ele seja novamente produzido do éster, deve-se então fazer a hidrólise.