Polímeros e suas aplicações

Bolsista: Líria Amanda

Olá pessoal!

Quem nunca ficou curioso em saber como é formado o material das roupas, das garrafas PETs ou de outro objeto? Se você já teve essa vontade de saber as composições químicas de algum material, então hoje estarei abordando sobre polímeros e suas aplicações. Mas o que seriam os polímeros? Polímeros são macromoléculas formadas pela junção de pequenas moléculas repetidamente, dando origem a longas cadeias. Há vários tipos de cadeias: as lineares, as ramificadas e as em redes (ver na figura 1). Essas cadeias são formadas principalmente por átomos de carbono. ^{[1], [2]}

Figura 1: Cadeias lineares, ramificadas e em redes.

Fonte: Tecnologia de Manufatura.

Os polímeros foram descobertos a partir do século XX, pelo químico Staudinger, que formulou as hipóteses das macromoléculas gigantes, através do estudo da hemoglobina e da celulose.

Os polímeros sempre acompanharam a vida do ser humano, existem vários tipos deles, que são classificados em polímeros naturais e em polímeros sintéticos. Os polímeros naturais são encontrados em nosso organismo através das proteínas, do DNA e dos polissacarídeos (ver na figura 2). Agora os polímeros sintéticos são sintetizados em laboratório, sendo encontrados nos plásticos, nas borrachas, tintas e vernizes.

Figura 2: Proteínas, DNA e polissacarídeos em nosso organismo.

Fonte: Stock Illustration: Man and chemical formula DNA.

Para compreendermos melhor sobre polímeros, vamos falar um pouco sobre conectividade. Como já falamos, as macromoléculas possuem milhares de átomos que formam longas cadeias ou redes. Por exemplo, o ácido carboxílico reage com o álcool formando um éster. Pois se uma molécula com duas carboxilas reagirem com um diálcool forma-se uma macromolécula, constituída pela junção de muitas partes semelhantes (um polímero), nesse caso se denomina poliéster (ver na figura 3). Essa formação pode ser cíclica ou linear, como os plásticos PET, ou o poli (tereftalato de etileno), que são extremamente utilizados na fabricação de garrafas de bebidas e outros frascos, embalagens, fibras têxteis e em outros materiais.

Figura 3: Formação de um poliéster.

Fonte: Química Nova na Escola

A forma que o polímero se estabelece vai depender dos compostos e suas conectividades. Há vários tipos de polímeros: as poliolefinas, as poliamidas, as poliuretanas, os policarbonatos, as polisulfonas, os polifenólicos, os polióxidos etc. Quando houver a junção de moléculas com a conectividade dois ou mais, vai formar uma macromolécula.

Os polímeros podem também ser obtidos a partir de compostos insaturados, através da transformação da molécula insaturada. Querido leitor, mas o que seria molécula ou composto insaturado? Como aprendemos, são compostos ou moléculas que possuem ligações duplas. No caso de polímeros, essas ligações duplas podem ser transformadas em macromoléculas, como por exemplo o etileno.

Quando a molécula do etileno é quebrada formam-se duas ligações simples conectando-se com outras moléculas, produzindo cadeias lineares ou ramificadas. Pelo fato do etileno ser uma molécula simples, há a formação de uma variedade de polímeros com propriedades muito diferentes, podendo ser moles ou muito rígidos, com utilidade em implantes ortopédicos, por exemplo. Isso ocorre porque as moléculas se atraem por forças de van der Waals, nos quais os átomos estão unidos por ligações covalentes.

Os polímeros lineares são formados por cadeias de átomos, podendo formar ramificações. Esses polímeros são usados na fabricação de filmes, sacos plásticos e os plásticos rígidos encontrados em muitos utensílios. A rigidez do material é determinada pela força com que as moléculas estão entrelaçadas, ou também pelo tamanho da macromolécula.

Outro polímero que também podemos citar é o da forma tridimensional. Esse possui uma cadeia muito grande de macromoléculas, como nos outros polímeros, as macromoléculas também estão conectadas por ligações covalentes. Temos como produtos gerados por esses polímeros os pneus, que são formados por poli-isopreno e polibutadieno, um material bastante durável.

Para finalizarmos, vamos citar as cadeias rígidas e as cadeias flexíveis. Quando um emaranhado de fios se alinha com facilidade (elasticidade) podemos configura-la como uma cadeia flexível. Agora, quando um emaranhado de fios têm dificuldades de moverem-se, o alinhamento é pequeno ou inexistente, então a cadeia é rígida. Outra estrutura que pode deixar a molécula rígida é a molécula que possui a ligação dupla, formando os plásticos rígidos.

Uma peculiaridade das macromoléculas é apresentarem uma estrutura rígida a baixas temperaturas, e mole a altas temperaturas. Podemos citar a goma de mascar (PVA), quando a mascamos ela fica mole. Se essa goma de mascar grudar na roupa, a solução seria colocá-la na geladeira, onde a goma ficaria dura facilitando sua retirada.

Enfim, como vimos, os polímeros possuem diversos empregos. Existem várias formas de modelagem para cada respectiva macromolécula, com a devida utilidade. ^[1]

Espero que tenham gostado, até a próxima!

Referências

[1] WAN. E. et al. Química Nova na Escola. Polímeros Sintéticos. Edição especial.  Maio 2001.

[2] FARAH. F. Estudo dos Polímeros. Disponível em: http://www.quimicafarah.com.br/polimeros.pdf Acesso em: 23/11/2015.

[3] NEVES. D. Tecnologia de Manufatura. Processamento de Polímeros. Disponível em: http://pt.slideshare.net/davi_depro/aula08pro721 Acesso em: 23/11/2015.

[4] SMOLYGIN. V. Stock Illustration: Man and chemical formula DNA.Disponível em: http://www.dreamstime.com/stock-illustration-man-chemical-formula-dna-digital-illustration-image45286725 Acesso: 23/11/2015.