21.2: Polímeros

O termo polímero deriva das palavras Gregas “poly”, que significa “muitos” e “mer”, que significa “partes”. Os polímeros são cadeias longas de moléculas compostas por unidades repetitivas de moléculas menores, conhecidas como monómeros. Ou ocorrem naturalmente, como o DNA e as proteínas, ou podem ser construídos sinteticamente, como os plásticos. Eles apresentam características estruturais variadas, como cadeias lineares, cadeias ramificadas, ou redes complexas, que contribuem para as propriedades que apresentam. Além disso, os grupos funcionais que podem estar presentes em um polímero definem ainda mais as suas propriedades. As unidades individuais de um polímero são mantidas juntas por ligações covalentes estáveis que ocorrem através da polimerização por adição ou por condensação.

Polimerização por Adição

A polimerização por adição ocorre quando os monómeros que participam na reação têm ligações duplas. Esta reação requer a presença de uma molécula externa que tenha um eletrão de valência não emparelhado para iniciar a reação. Este eletrão não emparelhado é altamente reativo e forma uma ligação com uma das ligações duplas em um monómero, o que leva o monómero a ter um eletrão de valência não emparelhado. Este eletrão de valência não emparelhado associa-se então a um outro monómero com ligações duplas que conduzem a uma reação em cadeia onde a molécula continua a adicionar outros monómeros com ligações duplas. Isto resulta na formação de uma cadeia de monómeros, sendo que a mais recentemente adicionada tem um eletrão de valência não emparelhado. Esta reação de adição continua até que duas cadeias com eletrões não emparelhados reajam entre si para formar uma ligação. Isto elimina quaisquer eletrões de valência não emparelhados, resultando no término da reação.

Polimerização por Condensação

A polimerização por condensação, também conhecida como polimerização por passos, requer um catalisador, tal como um ácido ou uma enzima, e os monómeros devem ter pelo menos dois grupos funcionais reativos, tais como aminas ou ácidos carboxílicos. Os grupos funcionais em monómeros reagem uns com os outros para formar ligações como ligações de éster ou amida e são acompanhados pela perda de uma pequena molécula, como a água. A polimerização por condensação é uma reação mais lenta em comparação com a polimerização por adição e, em muitos casos, requer a presença de calor.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Chapter 20.1: Hydrocarbons.

Um polímero é uma cadeia de pequenas moléculas, chamados monómeros, que são detidos juntos por ligações covalentes. Os organismos podem sintetizar polímeros biológicos, ou os cientistas podem sintetizar os polímeros no laboratório. Os polímeros naturais incluem o ADN, o material genético encontrado em todos os organismos vivos, e proteínas, polissacáridos, e lipídios, os blocos de construção da vida.

Os plásticos são alguns dos polímeros mais sintéticos comuns e incluem o nylon, o polietileno e o teflon. O processo dos monómeros ligando-se uns aos outros para formar uma molécula maior é conhecida como polimerização. Os monómeros polimerizam por dois mecanismos de reação distintos, condensação e adição.

A polimerização de condensação é quando dois monómeros com um átomo de hidrogénio reativo e grupo hidroxila, respetivamente, ligação uns com os outros, com a libertação de água como um subproduto. A maioria dos polímeros naturais são formados através de reações de condensação. Além disso, a polimerização, os monómeros com duplo carbono-carbono as ligações são adicionadas uns aos outros para formar um polímero sem a criação de qualquer subproduto através da libertação de átomos.

Os polímeros que são compostos do mesmo tipo de monómeros são conhecidos como homopolímeros, e os inventados de diferentes tipos de monómeros são conhecidos como heteropolímeros. A celulose, o polímero natural mais abundante, é um homopolímero de glucose, enquanto que a agarose, um polímero de origem marinha, é um heteropolímero de galactose e 3, 6-anidro-L-galactopiranose. Os polímeros têm várias estruturas dependentes do seu tipo de monómeros.

Os polímeros lineares são longas cadeias de monómeros. Por exemplo, a celulose é um polímero linear mantido junto por ligações beta 1, 4-glicosídico. Os polímeros ramificados têm correntes que se separam da corrente principal, tal como a amilopectina, um componente do amido que se ramifica depois de 24 a 30 monómeros através de ligações alfa 1, 6-glycosídicas.

Os polímeros reticulados têm dois ou mais correntes mantidas juntas em vários pontos como uma escada, tal como um polímero de escada de silício de construção sintética ou formar uma rede complexa de cadeias interligadas como o gel formado por pectinas em geleias e compotas.