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Quím Qu ímic ica a para para AN ANV VIS ISA A 20 2013 13 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03

AULA 03: MA MACR CROM OMOL OL CU CULA LAS S NATU NATURA RAIS IS E SIN SINT T TI TICA CAS S SUMÁRIO

PÁGINA

1. Polímeros

1

2. Exercícios propostos

28

Olá amigos (as). Nesta aula abordaremos os polímeros. Estes são compostos formados

pela

repetição

de

moléculas

“pequenas”

formando

moléculas

“gigantescas”, de alta massa molecular. Vale a pena observar que no edital poucas são as funções orgânicas abordadas. Porém, para um estudo mais completo de polímeros é necessário trabalhar com polímeros que envolvem em sua formação monômeros formados por funções não mencionadas mencionadas no edital. De uma maneira geral é interessante observar as formas com que se formam os polímeros, além de seus respectivos usos. Boa sorte, bom estudo e sigamos firmes rumo ao concurso.

AULA 03: MACROMOLÉCULA MACROMOLÉCULAS S NATURAIS E SINTÉTICAS POLÍMEROS

Polímeros (poli= vários; meros= partes) são macromoléculas (moléculas grandes) obtidas pela combinação de um número muito grande de moléculas menores denominadas monômeros. O processo em que isso é feito chama-se polimerização. Podem ser artificiais (sintéticos) ou naturais.

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Esse processo é conhecido em laboratório desde 1860, mas foi em 1864 que se desenvolveu o primeiro polímero com aplicações práticas: o celulóide.

1. Classificação Os polímeros podem ser classificados pelo método de preparação: • Polímeros por Adição • Copolímeros • Polímeros por Condensação

2. Polímeros por Adição São os polímeros formados a partir de um monômero que deve ser um composto insaturado. A polimerização se dá por meio de reação de adição. Os polímeros de massa molecular relativamente baixa são ótimos óleos lubrificantes. Os de massa molecular média assemelham-se às ceras. Os de cadeia maior são duros e resistentes à temperatura. Empregando-se catalisadores especiais, consegue-se a polimerização em uma pressão próxima a da atmosfera.

2.1. Polietileno O polímero do etileno chama-se polietileno:

O polietileno é insolúvel, isolante elétrico e inatacável por ácido ou base. É usado no recobrimento de cabos para velas de ignição, em fios telefônicos, na fabricação de tubos plásticos, recipientes domésticos etc...

2.2. Teflon (Politetrafluor etileno) A polimerização do tetrafluoretileno a 50 atmosferas de pressão, em presença de catalisadores à base de peróxido, resulta em um produto conhecido como teflon (massa molecular de 500.000 a 2.000.000).




Esse processo é conhecido em laboratório desde 1860, mas foi em 1864 que se desenvolveu o primeiro polímero com aplicações práticas: o celulóide.

1. Classificação Os polímeros podem ser classificados pelo método de preparação: • Polímeros por Adição • Copolímeros • Polímeros por Condensação

2. Polímeros por Adição São os polímeros formados a partir de um monômero que deve ser um composto insaturado. A polimerização se dá por meio de reação de adição. Os polímeros de massa molecular relativamente baixa são ótimos óleos lubrificantes. Os de massa molecular média assemelham-se às ceras. Os de cadeia maior são duros e resistentes à temperatura. Empregando-se catalisadores especiais, consegue-se a polimerização em uma pressão próxima a da atmosfera.

2.1. Polietileno O polímero do etileno chama-se polietileno:

O polietileno é insolúvel, isolante elétrico e inatacável por ácido ou base. É usado no recobrimento de cabos para velas de ignição, em fios telefônicos, na fabricação de tubos plásticos, recipientes domésticos etc...

2.2. Teflon (Politetrafluor etileno) A polimerização do tetrafluoretileno a 50 atmosferas de pressão, em presença de catalisadores à base de peróxido, resulta em um produto conhecido como teflon (massa molecular de 500.000 a 2.000.000).




A característica do teflon é a sua extrema inércia química, resistindo ao ataque de todos os reativos com exceção dos materiais alcalinos fundidos. Como apresenta a superfície superfície extremam extremamente ente lisa e resiste resiste à alta temperatur temperatura a sem fundir, fundir, o teflon é usado no revestimento de panelas, frigideiras etc...

2.3. PVC O cloreto de vinila é um gás que polimeriza rapidamente em presença de peróxido, resultando em uma resina chamada cloreto de polivinila (PVC).

É usado em toalhas de mesa, garrafas d’água, cortina para banheiros, tubos, couro artificial para estofamento etc.

2.4. Benzeno Uma polimerização importante é a trimerização do acetileno na obtenção do benzeno.

Essa reação constitui o método histórico de Berthelot para a preparação do benzeno.

2.5. Polimerização dos Alcadienos




Resumindo temos...




3. Copolímeros É o polímero formado por mais de um tipo de monômero, possuindo estrutura variada. Prof. Wagne Wagnerr Luiz


Química para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03

3.1. Buna-s É obtido pela copolimerização do butadieno 1,3 com o vinil benzeno, sendo o sódio metálico usado como catalisador.

Esse polímero, por ser muito resistente ao atrito, é usado nas bandas de rodagem dos pneus.

3.2. Buna-n É obtido pela copolimerização do 1,3 butadieno com o propeno-nitrilo, sendo o sódio metálico usado como catalisador.

4. Polímeros por Condensação Condensação é a reação entre moléculas de um ou mais compostos que origina um único composto polimérico. Na polimerização por condensação tem-se a liberação de uma substância, geralmente água, que não se torna parte do polímero final. Observe a condensação da glicose com produção de amido.

4.1. Baquelite (Polifenol) É preparada por condensação de aldeído fórmico com fenol comum. A baquelite é muito usada como isolante na fabricação de materiais elétricos (pinos, tomadas, plugues etc).

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4.2. Náilon (Poliamida) É um polímero obtido por condensação do ácido adípico HOOC–(CH 2)4 –COOH e hexametilenodiamina H 2N–(CH2)6 –NH2. Por estiramento, os fios de náilon adquirem grande resistência à tração. Queima com dificuldade, tem boa resistência aos agentes químicos, à água quente e aos óleos.

Como o grupo O=C-N presente na molécula caracteriza a função amida esta é uma ligação amídica; diz-se que o náilon é uma poliamida.

4.3. Dácron (Poliéster) A condensação de ácido tereftálico com etilenoglicol produz um polímero chamado terilene ou dácron, que é usado na fabricação de fibras sintéticas de grande resistência à tração, filmes etc.

5. Silicones São polímeros com silício e são obtidos pela condensação do dimetilsiloxana.

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São usados em lubrificações de moldes, borrachas, laminados, resinas, agentes antiespumantes, cirurgias plásticas. Saiba Mais Sobre....

Cauchu É obtido na Amazônia, a partir da hevea brasiliensis, conhecida como seringueira. São feitas incisões oblíquas no caule da seringueira de onde escorre o látex que é coloidal (emulsão de borracha em água). Na extração do látex procede-se à coagulação do colóide. Para isso, seca-se o látex, isto é, evapora-se a água, deixando finas camadas de látex em tanques abertos. Para facilitar a coagulação, adiciona-se ácido acético. No Brasil usa-se a defumação para coagular o látex e, exposto à fumaça, vai perdendo água e ao mesmo tempo coagula pela ação do acido acético proveniente da madeira verde queimada. A borracha obtida é impura e chamada de borracha bruta.

Vulcanização A borracha bruta, mesmo depois de purificada, apresenta certos inconvenientes. Sob temperaturas um pouco mais altas (verão) torna-se pegajosa e, em temperaturas mais baixas, (inverno), quebradiça e pouco resistente à tração e ao desgaste (abrasão). Em 1838, Hanconck e Goodyear descobriram um processo para melhorar as propriedades físicas da borracha natural. Esse processo recebeu o nome de vulcanização e consiste no tratamento do cautchu com enxofre. Ao que parece, com a vulcanização, as extensas moléculas lineares se unem através de pontes de enxofre, tornando a borracha mais dura e menos elástica. Dependendo da porcentagem de enxofre, o produto poderá ter diferentes propriedades.

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A ebonite (cautchu com mais de 32% de enxofre) é um sólido inelástico, usado como isolante elétrico.

Exemplo de cautchu vulcanizado:

Resumo de Polímeros O quadro abaixo apresenta alguns dos principais polímeros e suas aplicações básicas: Polímeros de adição POLÍMERO

MONÔMERO(S)

Polietileno

etileno

Polipropileno

propileno

PVC

cloreto de vinila

tubos para encanamentos hidráulicos

Isopor

estireno

isolante térmico

Orlon

acrilnitrilo

Plexiglas

APLICAÇÃO baldes,

sacos

de

lixo,

sacos

de

embalagens

"Vidro metilacrilato

plástico" Acrílicos

metila

Teflon

tetrafluoretileno

Borracha fria

isobuteno

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cadeiras, poltronas, pára-choques de automóveis

lã

sintética,

agasalhos,

cobertores,

tapetes. de

plástico transparente muito resistente usado em portas e janelas, lentes de óculos. revestimento interno de panelas



Borracha natural

pneus, câmaras de ar, objetos de

isopreno

Neopreno

ou

duopreno Buna

borracha em geral

cloropreno 1,3-butadieno

Polímeros naturais por condensação POLÍMERO

MONÔMERO(S)

APLICAÇÃO

Amido



glicose

alimentos, fabricação de etanol

Celulose



glicose

papel, algodão, explosivos

Copolímeros de adição POLÍMERO

MONÔMERO(S) APLICAÇÃO

Buna-N

ou 1,3-butadieno

perbuna

acrilnitrilo

pneus, câmaras de ar e objetos de borracha

1,3-butadieno

em geral

Buna-S

estireno

Copolímeros de condensação POLÍMERO

Náilon

Terilene

MONÔMERO(S)

APLICAÇÃO

1,6-diaminoexano + ácido adípico

rodas dentadas de engrenagens, peças de maquinaria em geral, tecidos, cordas, escovas

ou Etilenoglicol + ácido

tecidos em geral (tergal)

dacron

tereftálico

Baquelite

aldeído fórmico + fenol revestimento de móveis (fórmica), material

(fórmica)

comum

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elétrico (tomada e interruptores)


Quími a para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WA NER LUIZ – Aula 03

poliéster o Poliuretano

isocianato fenileno

poliéter + de

p.

colchões

e

travesseir s

(poliuretano

esponjoso), isolante tér ico e acústico, poliuretano rígido das rodas dos carrinhos de supermercados

6. PROTEÍNAS

São polímeros de até 20 aminoácidos naturais que se diferenci m pelas cadeias laterais. Uma única molé ula de proteína pode conter milhares de unidades de aminoácidos. Os aminoácidos são ácido 2 – amino carboxílicos.

Esta característica comum confere aos aminoácidos a capacidade de formar longas cadeias de poliamida que onstituem as proteínas. Uma molécula formada a partir de dois ou mais aminoácidos é chamada de peptídio e a ligação entre eles

denominada de ligação peptídica.

ada aminoácido

presente em um peptídio

chamado de resíduo. Conforme o nú ero de resíduos,

as peptidas recebem o n ome de dipeptidas, tripeptidas, etc. Para as proteínas (cadeia polipeptídica), en ontramos mais de cem resíduos uni os por ligações peptídicas. As ligações peptídicas podem ser representadas:

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A denaturação corresponde à precipitação irreversível de uma proteína, causada pela ação do calor, ácidos ou bases fortes. Observação – O termo denaturação também é encontrado como desnaturação.

7- LIPÍDIOS

São ésteres elaborados pelos organismos vivos que, por hidrólise, fornecem ácidos graxos ao lado de outros compostos. As características dos lípides são: brancos ou levemente amarelados, untuosos ao tato, pouco consistentes, sendo alguns líquidos, e deixam sobre o papel uma mancha translúcida que não desaparece com aquecimento, são insolúveis na água. Os lípides são classificados em céridos e glicéridos.

7.1. Céridos São ésteres formados a partir de um ácido graxo e um álcool superior. Os céridos são conhecidos como ceras e podem ser de origem animal ou vegetal. São usados na fabricação de ceras de assoalhos, graxa de sapato, cosméticos, velas, etc. Exemplo

7.2. Glicéridos São ésteres de glicerol com ácidos graxos. Os óleos e gorduras animais e vegetais são misturas de glicérides.

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O glicérido formado pode ser um óleo ou uma gordura; será um ól o se for derivado predominantemente de ácidos graxos insaturados. Será uma gordura se for derivado predominanteme te de ácidos graxos saturados. Já que a única diferença química entre um óleo e uma gordura está na presença ou ausência de insaturações, podemos compreender facilmente como a indústria transforma óleos em gordura pela simples adição de H 2.

A hidrogenação modifica não só as propriedades físicas como também as propriedades químicas. As gorduras hidrogenadas tornam-se ranç osas com menos facilidade do que as não hidrogenadas. A rancidez deve-se à pres ença de ácidos e aldeídos voláteis, de mau odor, obtidos através da reação do oxiigênio do ar com carbonos próximos das du las ligações, na cadeia carbônica. A hi rogenação reduz o número de insaturações na cadeia carbônica, o que retarda o desenvolvimento do ranço. Fisicamente, os óleos se apresentam no estado líquido à temperatura e pressão ambientes (25°C e 1 atm) nquanto as gorduras se apresentam no estado sólido. Gorduras e óleos podem derivar tanto de animais como de vegetai .

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8. CARBOIDRATOS

São compostos de função mista poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona, assim como todos os compostos que, or hidrólise, produzem os referidos com postos de função mista. Os carboidratos são assi

chamados porque freqüentemente ap esentam fórmula

mínima CH2O, que sugere um hidrato de carbono.

8.1. Classificação – Oses: Monossacarídeos

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– Osídeos

I. Oses Açúcares que não se hidrolisam. Ex.: glicose, frutose, galact ose. ● Aldoses: apresentam o grupo aldeído. De acordo com o número de átomos de carbono, classificam-se em aldotriose (3C); aldotetrose (4C); aldoh xose (6C)... ● Cetoses: apresentam o grupo cetônico, classificam-se também e

cetotriose (3C);

cetohexose (6C)... Costuma-se representar

s fórmulas das aldoses e cetoses na vertical. Nestas

fórmulas, um círculo repre enta o grupo aldeído, o sinal representa o grupo cetona e um traço, o grupo hidroxila. Assim, as fórmulas de aldotriose e da cetotriose:

são representadas por:

II. Osídeos Açúcares que hidrolisam p oduzindo oses. Classificam-se em: ● Holosídeos: osídeos que , por hidrólise, fornecem somente oses.. Subdividem-se em: Dissacarídeos Açúcares que se hidrolisa , fornecendo duas moléculas de monos acarídeos. Exemplo

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Polissacarídeos Açúcares que se hidrolisa , formando mais de duas moléculas de onossacarídios. Exemplo

● Heterosídeos: Osídeos ue, por hidrólise, fornecem outros compostos além das oses.

8.2. Isomeria nos Açúcar s Uma aldose com n átomos de carbono apresenta (n – 2) átomos de carbono quirais diferentes e, portanto, 2n – 2 isômeros opticamente ativos. Uma cetose com n átomos de carbono apresenta (n – 3) átomos de carbono quirais diferentes e, portanto, 2n – 3 isômeros opticamente ativos. Uma cetohexose aprese ta três átomos de carbono quirais diferentes. São possíveis, portanto, oito isômeros. Destes oito isômeros, apenas a frutose é abundante na natureza.

Uma aldohexose aprese ta quatro átomos de carbono quirais diferentes. São possíveis, portanto, 16 isô eros. Na natureza são abundantes ape nas três: glicose, manose e galactose.

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8.3. Estrutura dos Monossacarídeos Por convenção, o estudo das estruturas das oses é feito a partir da aldose mais simples, que é o aldeído glicérico (aldotriose).

Como vemos, o aldeído glicérico apresenta 1 átomo de C quiral e, como tal, pode ser representado por dois antípodas ópticos: o dextrogiro (ald. dglicérico) e o levogiro (ald. l glicérico). Inicialmente, representaremos as fórmulas de projeção dos antípodas dos aldeídos glicéricos, na vertical:

As oses têm suas estruturas convencionadas a partir dos aldeídos glicéricos. A cadeia carbônica poderá ser aumentada a partir do grupo aldeídico. Assim, obteremos, a partir do aldeído d glicérico, uma aldotetrose em que a base (os últimos carbonos) da cadeia será idêntica à da aldotriose inicial.

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As duas aldotetroses levarão a letra d em sua nomenclatura, pois são provenientes do aldeído d glicérico. Da mesma forma, as aldotetroses, provenientes do ald. l glicérico, levarão a letra l em sua nomenclatura oficial.

Seguindo o mesmo raciocínio, poderemos obter aldopentose a partir do aldotetrose, ou ainda, aldohexose a partir de aldopentose, e assim sucessivamente. Portanto, uma ose levará a letra d e l em seu nome, de acordo com a origem, isto é, se pertencer à série do aldeído d ou l glicérico, respectivamente. Reconhecemos pela estrutura a série a que pertence uma ose pela posição da penúltima oxidrila: se estiver à direita da cadeia, convencionamos pertencer à série d e levará tal letra em sua nomenclatura e, se estiver à esquerda da cadeia, a ose levará a letra l e pertencerá, portanto, à série l. Outros exemplos

Pelas representações anteriores, notamos que a glicose e a frutose pertencem à série d das oses, porém a primeira é dextrogira (+) e a segunda é levogira (–). Prof. Wagner Luiz



Portanto, as letras d e l no nome das oses nada têm a ver com a rotação do plano da luz polarizada.

8.4. Simplificação das Fórmulas Estruturais das Oses Pode ser feita representando-se a cadeia principal por uma li ha vertical e as hidroxilas por pequenos traços à direita ou à esquerda dessa vertic l.

8.5. Propriedades Físicas dos Glicídios As oses são compostos cri stalinos, incolores, solúveis na água e p ouco solúveis em solventes orgânicos. Apre sentam sabor adocicado. Os dissacarí eos apresentam propriedades semelhantes.. Os polissacarídeos são am orfos insolúveis em água sem sabor. I. Oses Epímeras São oses que diferem som ente na configuração de um único carbo o quiral. Exemplo

8.6. Estudo Geral dos Oses e Osídeos I. Glicose C6H12O6

glucose dextro ira, açúcar da uva.

Ocorre no mel e frutos doces; é obtida pela hidrólise do amido em

eio ácido.

Sua aplicação é na fabrica ção de álcool etílico, alimentação de crianças, de atletas (após as competições).

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II. Frutose C6H12O6

levulose (ocorre no mel, nos frutos doces, sempre na forma d (–).

III. Sacarose C12H22O11

açúcar de cana, açúcar comum: ocorre em plantas, principalmente, a

cana-de-açúcar e a beterraba. Sua obtenção obedece à sequência: a) obtenção da garapa; b) precipitação das proteínas e ácidos livres, por tratamento com hidróxido de cálcio; c) eliminação do excesso de Ca(OH) 2 borbulhando CO 2 (precipita CaCO3); d) filtração e cristalização por centrifugação, separando-se o melaço do açúcar. Sua aplicação é na alimentação e na fabricação de álcool etílico. IV. Celulose (C6H10O5)n

ocorre em todos os vegetais. O algodão é praticamente celulose

(95%). – A sua massa molecular média é de 400.000. A celulose praticamente não é digerível pelo organismo humano. – Sua aplicação é na fabricação do papel e no tecido de algodão. – Usado na preparação do algodão, pólvora (explosivo potente); na fabricação de celulóides, filmes, sedas artificiais e na fabricação de vidros de segurança para carros (dois vidros colados com acetato de celulose). V. Amido (C6H10O5)n

ocorre nas reservas dos vegetais; sua aplicação é na alimentação e

na fabricação de cola.

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uma síntese de nossa Ép oca. Estrutura Molecular dos olímeros Dependendo da naturez química dos monômeros e da técnica empregada para a polimerização, os polí eros podem exibir diferentes tipos de rquiteturas. Os mais comuns são os d estrutura linear, ramificada ou em rede. A primeira figura, ilustra o polietileno de alta densidade (HDPE): uma mol cula de cadeia longa elinear, feita pela polimerização do etileno, um composto cuja fórmula estrutural é CH2=CH2

A indústria também produz uma outra variedade de polietile o, que possui cadeias ramificadas. Este é conhecido como polietileno de b ixa densidade (LDPE), e esta ilustrado na figura abaixo. O impedimento esp cial provocado pelas ramificações dific lta um "empilhamento" das cadeias poliméricas. Por esta razão, as forças intermoleculares que mantém as cadeiias poliméricas unidas tendem a ser mais fracas em polímeros ramificados. Por isso o LDPE é bastante flexível e pod ser utilizado como filme plástico para embalagens, enquanto que o HDPE é bastante duro e resistente, sendo utiliza o em garrafas, brinquedos,etc..

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A figura seguinte mostra um polímero cujas cadeias estão entrelaçadas numa complexa rede de ligações covalentes. O exemplo da figura é a resinafenolformaldeído, onde moléculas de fenol são unidas pelo formaldeído.

Nossos descendentes, no futuro, talvez se refiram à nossa época como sendo a era dos plásticos. Embora o primeiro polímero sintético só tenha sido obtido em 1907, hoje os plásticos já estão onipresentes em nosso cotidiano. Muitos dos utensílios domésticos, automóveis, embalagens e até mesmo roupas, são feitas com polímeros. Seria possível a vida humana, mantendo os atuais padrões de conforto, sem os plásticos? Um polímero é uma macromolécula formada pela repetição de pequenas e simples unidades químicas (monômeros), ligadas covalentemente. Se somente uma espécie de monômero está presente na estrutura do polímero, este é chamado de homopolímero. Se espécies diferentes de monômeros são empregadas, o polímero recebe a denominação de copolímero. Prof. Wagner Luiz



Polímeros biológicos fun damentam a existência da vida, e e istem desde o surgimento a primeira célula na superfície da terr . Os polímeros naturais têm sido empregados pelo homem desde s mais remotos tempos: asf lto era utilizado em tempos pré-bíblicos; âmbar já era conhecido pelos gregos e a goma pelos romano . Os polímeros sintéticos, p rém, somente surgiram no último século . Um grande marco na história da indústria de plásticos foi a descoberta o processo de vulcanização da borra ha em 1839 (a partir do l tex, um polímero natural, que já era largamente empregado) pela Goodye ar. O próximo grande passo foi a nitra ão da celulose, resultando na nitrocelulose, produto comercializado primeiramente por Hyatt, em 1870. De seu produto foi obtido o celulóide, alavancando a indústria cinematográfic . Em 1865 foi descoberto o processo de acetilação da celulose, resultando em produtos comerciais de grande uso no início deste século, como fibras de rayon, celofane, entre outros. Entretanto, o primeiro polí ero puramente sintético somente surgiu em 1907; resinas de fenol-formaldeí do foram produzidas por Baekeland - entre elas, o primeiro polím ro sintético de uso comerciall: o "Bakelite". Desde então, a indústria

o

uso de polímeros não para de crescer. Hoje, mesmo roupas e emais vestimentas são feitas com fibr as poliméricas sintéticas.

oupas especiais, como o uniforme de

astronautas, vestes dos corredores de fórmula 1, e roupas de mergulho submarino também são produzidas com polímeros especiais, q ue possuem as propriedades desejadas, m cada caso.

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Alguns polímeros foram verdadeiros salva-vidas. A polimerização do N-vinilpirrolidona foi recebida com grande ímpeto durante a Segunda Guerra Mundial, quando os alemães usaram soluções salinas do polímero como um substituto do plasma sangüíneo nos soldados feridos de suas tropas. O PVP poli(vinilpirrolidona), possui um baixo grau de toxidade e tem sido utilizado também em cosméticos, adesivos, indústria têxtil, lentes de contato, e numa variedade de fármacos, incluindo a manufaturação de materiais micro-encapsulados. Um complexo de PVP com iodeto é um dos anti-sépticos mais utilizados.

Como

os

polímeros

são

feitos?

Os polímeros são produzidos sinteticamente através da reação de polimerização de seus monômeros.

Um

dos

métodos

mais

utilizados, nas indústrias, para a produção de polímeros de vinilas é a polimerização em emulsão.

Este

processo

envolve

uma

emulsão estável de água, monômeros do polímeros, e um surfactante (sabão ou detergente) como o agente emulsificante. Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros, geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar,

iniciando

a

polimerização.

As

vantagens deste método incluem o baixo consumo de energia (a reação pode ser feita mesmo na temperatura ambiente) e a obtenção de polímeros com grande massa molar. A maior desvantagem é que a formulação é relativamente complexa se comparada com os outros métodos, e requer uma etapa de purificação do polímero que, algumas vezes, pode ser problemática. Prof. Wagner Luiz



O que são COPOLÍMER S? Muitas vezes, o polímer é formado pela união de dois ou mais monômeros diferentes. Estes políme os são chamados de copolímeros, e

contraste aos

homopolímeros, que são formados pela repetição de somente um monômero.

Os Copolímeros, por out o lado, são produzidos com dois ou m ais monômeros, cujas unidades podem ser distribuídas randomicamente, em uma maneira alternada ou em blocos. As figuras abaixo ilustram e tas situações. Nestas figuras, a estr tura molecular de cada polímero

demonstrada,

esquematicamente, com as unidades de repetição de cad

polímero.Tais

combinações

permitem

aos

químicos

criar

polímeros

om

diferentes

propriedades, baseados nas estruturas obtidas.

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Nas indústrias, os polímeros e/ou copolímeros

odem

ser

misturados, obtendo-se Blendas Políméricas. Quan o miscíveis, as propriedades das b lendas derivam das propriedades dos polímeros individuais, embo a uma ação sinérgica pode vir a ocorrer. De acordo com a aplic ção, podem-se preparar diferentes blendas, de distintas composições, resultand em polímeros com

diferentes

propriedades

físico-químicas.

Produtos industriais inclu m homopolímeros, copolímeros, blend s homogêneas

e blendas heterogêneas.

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Amorfo X Cristalino Os polímeros exibem 2 tipos de morfologia no estado sólido: amorfo e semicristalino. Em um polímero amorfo, as moléculas estão orientadas aleatóriamente e estão entrelaçadas lembram um prato de spaghetti cozido. Os polímeros amorfos são, geralmente, transparentes. Nos polímeros semicristalinos, as moléculas exibem um empacotamento regular, ordenado, em determinadas regiões. Como pode ser esperado, este comportamento é mais comum em polímeros lineares, devido a sua estrutura regular. Devido às fortes interações intermoleculares, os polímeros semicristalinos são mais duros e resistentes; como as regiões cristalinas espalham a luz, estes polímeros são mais opacos. O surgimento de regiões cristalinas pode, ainda, ser induzido por um "esticamento"

das

fibras,

no

sentido

de

alinhar

as

moléculas.

A figura acima ilustra um diagrama de Volume vs. Temperatura para dois polímeros: um amorfo e um semicristalino. Em baixas temperaturas, as moléculas de ambos os polímeros vibram com baixa energia; eles estão "congelados" em uma situação do estado sólido conhecida como "estado vítreo". Na medida em que o polímero é aquecido, entretanto, as moléculas vibram com mais energia e uma transição ocorre: do estado vítreo para o estado rubbery . Neste estado, o polímero possui um maior volume e uma maior dilatação térmica e maior elasticidade. O ponto onde esta transição ocorre é conhecido como temperatura

de

transição

vítrea,

e

está

denotado

no

gráfico

como

T g.

Quando aquecidos, os polímeros podem vir a derreter. A temperatura de fusão dos polímeros é indicada, no diagrama, como T m. No estado líquido, os polímeros podem ser moldados ou divididos em micro-fibras, por exemplo. Somente alguns polímeros podem ser derretidos, e são chamados de termoplásticos.

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EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) A borracha de silicone MQ é um polimetilsiloxano que contém grupos metila, conforme a figura abaixo. CH 3 Si

O

CH 3 n

Com a introdução de alguns grupos vinila na molécula de MQ obtém-se a borracha metil-vinil-siliconada, VMQ. CH

CH 3 Si

Si

O

CH 3

CH 3 n

CH 2 O m

A borracha VMQ vulcaniza mais rapidamente que a borracha MQ como consequência a) do aumento das unidades monoméricas. b) da alternância entre grupos metil e vinil na cadeia polimérica. c) da introdução de insaturação no polímero. d) da maior massa molar do polímero VMQ. e) dos encadeamentos lineares. 2) As olefinas são o nome comum para o grupo dos alcenos. O eteno é o composto mais simples desse grupo e, sobre ele, pode-se afirmar que I.

é o monômero do polímero de adição polietileno.

II. sofre hidrogenação para obtenção do etano. III. é menos reativo que os alcanos. Está correto o que se afirma SOMENTE em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III.

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3) O polipropileno (PP), um termoplástico commodity, é uma das resinas que apresentou maior crescimento no consumo, nos últimos anos, devido à sua grande versatilidade em inúmeras aplicações. O monômero utilizado para obtenção do PP está representado na alternativa CH3

a) n H H

b)

C C

C N

H CH2

c)

CH Cl

d)

e)

4) O estireno, que apresenta a estrutura química mostrada abaixo, é o precursor do poliestireno (isopor), um isolante térmico obtido pela reação de ______________dos monômeros. CH

CH2

Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna acima. a) copolimerização b) adição c) eliminação d) condensação e) hidrólise

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5) Novos compósitos, que podem trazer benefícios ambientais e sociais, estão sendo desenvolvidos por pesquisadores da indústria e universidades. A mistura de polietileno reciclado com serragem de madeira resulta no compósito “plásticomadeira”, com boas propriedades mecânicas para uso na fabricação de móveis. Com relação ao polímero utilizado no compósito “plástico-madeira”, é correto afirmar que seu monômero tem fórmula molecular a) C2H4 e trata-se de um copolímero de adição. b) C2H4 e trata-se de um polímero de adição. c) C2H4 e trata-se de um polímero de condensação. d) C2H2 e trata-se de um polímero de adição. e) C2H2 e trata-se de um copolímero de condensação. 6) O policloreto de vinila (PVC) e o poliestireno (PS) são dois polímeros bastante utilizados no cotidiano. O primeiro, na fabricação de tubulações de esgoto, e o segundo, na produção de objetos moldados e isopor. n CH2

P, T Catal.

CH

(

CH2

Cl

)n

CH Cl

(PVC)

A classificação do PVC e a fórmula estrutural do monômero utilizado na produção do PS são, respectivamente, a) polímero de adição

b) polímero de adição

c) polímero de adição H

H C

C

H

H

d) polímero de condensação

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e) polímero de condensação

7) As equações I, II e III representam reações de adição de alguns hidrocarbonetos insaturados. I. CH 2  CH 2  Cl 2  CH 2  CH 2 | | Cl Cl

II. HC  CH  Cl2  CHCl  CHCl III. HC  CH  HCl  CH 2  CHCl

O polietileno é obtido a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como reagente na equação a) I, e o cloreto de polivinila a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como produto na equação I. b) I, e o cloreto de polivinila a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como produto na equação II. c) I, e o cloreto de polivinila a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como produto na equação III. d) II, e o cloreto de polivinila a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como produto na equação II. e) II, e o cloreto de polivinila a partir da reação de polimerização do composto orgânico, representado como produto na equação III. 8) A fibra conhecida como Orlon, utilizada em algumas roupas de lã, é um homopolímero obtido a partir da acrilonitrila, um monômero que pode ser polimerizado em solução aquosa de acordo com a reação: n CH2

CH

CH2

CH CN

CN

n

Esta reação de polimerização pode ser classificada como: a) adição. b) oxidação. c) eliminação. Prof. Wagner Luiz



d) substituição. e) condensação. 9) Para que ocorra uma reação de polimerização do tipo adição, é estritamente necessário que: a) não haja ligações insaturadas no monômero b) que haja um iniciador polimérico c) o monômero seja instável e radicalar d) o polímero seja aditivável e) o monômero possua uma dupla ligação polimerizável 10)Diversos materiais poliméricos são utilizados na fabricação de fraldas descartáveis. Um deles, o poliacrilato de sódio, é responsável pela absorção da água presente na urina; um outro, o polipropileno, constitui a camada que fica em contato com a pele. Analise a estrutura de cada um desses dois materiais: CH

CH 2

CH

CO2Na

CH 2

CH 3

n poliacrilato de sódio

n

polipropileno

Considerando-se esses dois materiais e suas respectivas estruturas, é CORRETO afirmar que a) o poliacrilato de sódio apresenta ligações covalentes e iônicas. b) o poliacrilato de sódio é um polímero apolar. c) o polipropileno apresenta grupos polares. d) o polipropileno tem como monômero o propano. 11)Na tabela, são apresentadas algumas características de quatro importantes polímeros.

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Polipropileno, poliestireno e polietileno são, respectivamente, os polímeros a) X, Y e Z. b) X, Z e W. c) Y, W e Z. d) Y, Z e X. e) Z, Y e X. 12)Ao unir pequenas

oléculas produzindo outras bem maio res, obtêm-se os

polímeros que estão presentes em inúmeros objetos do cotidiano, como embalagens e brinquedos, entre outros. A tabela fica com leta se A, B e C forem, respectivame nte, Monômero A

Polímero Teflon

H2C

CHCl

B

H2C

CH

isopor

Aplicação revestimento de panelas fil es para embalar alimentos C

a) propileno, poliestire o e isolante térmico. b) tetrafluoretileno, policloreto de vinilideno e isolante térmico. c) acrilonitrila, policloreto de vinilideno e tapetes. d) etileno, polietileno e brinquedos. e) cloreto de vinila, orl n e pára-choque de automóvel. 13)A polimerização do H2C=CH-Cl dá origem a um produto ( olímero) de fácil processamento e de grande aplicabilidade industrial, comercial e até doméstica. Assinale a alternativa que corresponde a este pollímero.

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a) Polipropileno. b) Poliéster. c) Poliestireno. d) Polietileno. e) PVC. 14)Um dos métodos de produção de polímeros orgânicos envolve a reação geral H n CH2

catalisador

CH

CH2

X

C X

n

onde X pode ser H, grupos orgânicos alifáticos e aromáticos ou halogênios. Dos compostos orgânicos cujas fórmulas são fornecidos a seguir (I) CH

CH2 (IV)

(III) (II) H2C

H2C CH2

CH3

H2C

Cl

CH CN

podem sofrer polimerização pelo processo descrito: a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) I, II e IV, apenas. e) II, III e IV, apenas. 15)Sobre os polímeros sintéticos, podemos afirmar que: a) são misturas de substâncias de alta massa molar; b) são formados por unidades repetidas de monômeros; c) apresentam uma massa molar definida; d) podem ser extraídos da natureza; e) são obtidos por adição de monômeros vinílicos. 16)Abaixo está representado o esquema de formação de um tipo de poliuretano.

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Química para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03 OCN

R

NCO + HO

H

R'

OH

O

OCN

R

NCO

O

R' n

H

Sobre esse tipo de poliuretano, pode-se afirmar que I.

se forma pela insaturação da cadeia carbônica dos monômeros;

II. é um polímero de condensação; III. durante a polimerização há eliminação de água. Está correto o que se afirma SOMENTE em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 17)Alguns polímeros biodegradáveis são utilizados em fios de sutura cirúrgica, para regiões internas do corpo, pois não são tóxicos e são reabsorvidos pelo organismo. Um desses materiais é um copolímero de condensação que pode ser representado por: O CH2 O

O

C

C

CH

O

CH3

n

Dentre os seguintes compostos, I)

II)

HO

HO

CH2

CH

CO2H

OH

III) HO

CO2H

CH2

CH

CO2H

CO2H

IV) HO

CH3

CH2

CH

CH2

CO2H

os que dão origem ao copolímero citado são a) I e III

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b) II e III c) III e IV d) I e II e) II e IV 18)O náilon 6,6 é um polímero, cuja estrutura pode ser representada, de maneira simplificada, pela figura abaixo: O -

O

O

C

(CH2)4

O

C

NH(CH 2)6NH

C

O (CH2)4

C

NH(CH2)6NH3+ n

Durante sua produção, as fibras são esticadas até que as cadeias do polímero fiquem paralelas. Isto aumenta a resistência da fibra, pois formam-se ligações de hidrogênio entre cadeias vizinhas. Dentre as figuras abaixo, aquela que representa a formação dessas ligações de hidrogênio é: H

H

O

H

H

H

O

H

H

C

N

C

C

C

N

C

C

C

C

H

H

a)

H

c)

C

N

H

H

C

C

H

H

H

O

H

H

H

H

C

N

C

C

O

H

H

C

C

H

H

C

N

H

H

N

C

H

H

d)

H

C

H

H

H

C

C

H

H

N

C

O

O

C

N

N

H

H

C

C

H

O

H

C

H

H

O

N

H

H

H

H

H H

H

H

b)

H

O

H

C

C

C

C

O

H

e)

19)Polímeros são moléculas de grande massa molecular que vêm sendo cada vez mais utilizados em substituição à materiais tradicionais como vidro, madeira, aço, algodão e na fabricação dos mais diversos produtos. Com relação a estes compostos, analise as proposições abaixo e coloque V nas verdadeiras e F nas falsas. ( ) Nas reações de polimerização por condensação, além da formação da macromolécula, ocorre liberação de moléculas menores, como água e metanol.

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( ) O poliestireno é um polímero obtido por reação de adição sendo muito utilizado na fabricação de pratos, xícaras e como isolante térmico (isopor). ( ) Polímero amorfo é aquele que apresenta as cadeias poliméricas dispostas ao acaso e apresenta alta temperatura de fusão, é duro e quebradiço. ( ) Celuloses são polímeros formados a partir de unidades de glicose. Assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta: a) F V V V b) V V F V c) F V F V d) V F V F e) V F F F 20)Em se tratando de polímeros, sabe-se que estes são obtidos pela combinação de monômeros (moléculas relativamente pequenas). Encontramse relacionados a seguir, alguns desses elementos básicos da polimerização. MON ÔMERO

POLÍMERO UTILIZAÇÃO

N Orlon, Acrilan

Fabricação de tecidos para roupas, carpetes e estofamentos Fibras téxteis, linhas de pesca engrenagens

H2C

CH

H2N

(CH2)6 NH2

Náilon

Dracon

Fibras téxteis

Baquelite

Fórmica, objetos domésticos isolantes térmicos

Propileno

Pláticos moldáveis

H3CCOO

C

COOCH3 O

H

C H

H2C CH CH3

Identifique a função química de cada um dos monômeros apresentados, respectivamente, e assinale a alternativa correta: a) Amina, éster, ácido carboxílico, éter, alcino. b) Amina, nitrila, ácido carboxílico, aldeído, alceno. c) Isonitrila, amida, éster, cetona, alcano. d) Nitrila, amida, aldeído, cetona, alcadieno. e) Nitrila, amina, éster, aldeído, alceno. 21)A busca do álcool extraído de celulose, chamado de etanol de segunda geração, está mobilizando um número crescente de pesquisadores brasileiros. O alvo é aproveitar o bagaço e a palha da cana-de-açúcar, fontes

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de celulose, que respondem por dois terços da energia da planta, mas não são convertidos em biocombustíveis. Resíduos, como aparas de madeira, bagaço de cana ou sabugo de milho são formados por celulose e podem transformar-se em biocombustível, quando submetidos a reações de hidrólise, um processo químico de quebra de moléculas. O interesse brasileiro pelo etanol de celulose busca tornar ainda mais competitivo o etanol de cana, ampliando sua produção, sem precisar aumentar, na mesma proporção, a área plantada de cana-de-açúcar. MARQUES, F., O alvo é o bagaço, Revista Pesquisa Fapesp, Edição 163, 2009. (adaptado) Celulose é um polímero cujos monômeros são: a) moléculas de glicose. b) lipídeos. c) aminoácidos. d) moléculas de frutose. e) moléculas de sacarose. 22)A glicose e a frutose são dois importantes açúcares amplamente encontrados na natureza. Suas estruturas químicas são representadas abaixo: O

H CH2OH

C

C

O

HO

C

H

OH

H

C

OH

OH

H

C

OH

H

C

OH

HO

C

H

H

C

H

C

CH2OH GLICOSE

CH2OH FRUTOSE

A respeito da glicose e da frutose são feitas as seguintes afirmações: I. A glicose é um hidrocarboneto. II. A frutose apresenta uma função cetona. III. Glicose e frutose são isômeros. IV. A oxidação parcial da glicose fornece um acido carboxílico V. A redução da frutose fornece um acido carboxílico São verdadeiras somente as afirmações

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a) II, IV e V. b) I, II e III. c) II, III e IV. d) II, IV e V. e) I, III e IV. 23)Sacarose, celulose e ribose são, respectivamente, exemplos de: a) dissacarídeo, oligossacarídeo, dissacarídeo. b) monossacarídeo, polissacarídeo, dissacarídeo. c) dissacarídeo, polissacarídeo, monossacarídeo. d) monossacarídeo, dissacarídeo, monossacarídeo. e) polissacarídeo, monossacarídeo, dissacarídeo. 24)O amido, o glicogênio e a celulose têm fórmula molecular (C 6H10O5)n. A diferença entre esses compostos está na maneira como os monômeros se ligam e no valor de n. Todos são polímeros naturais, cujo monômero é a) o etilenoglicol. b) o glicerol. c) a sacarose. d) a glicose. e) a frutose. 25)Das informações contidas no texto, é INCORRETO afirmar que a) a sacarose é um dissacarídeo. b) a glicose tem fórmula molecular C12H22O11. c) são consumidos, na queima de um mol de glicose, 6 mol de gás oxigênio. d) a glicose atua como combustível do nosso organismo. e) a glicose e a frutose são isômeros. 26)O algodão, um dos principais produtos agrícolas do Estado de Mato Grosso, é celulose quase pura. A celulose é um polissacarídeo de fórmula molecular (C6H10O5)n que atinge massas moleculares da ordem de 400.000u. Em relação à celulose, é INCORRETO afirmar: a) Reage na presença de uma solução de ácido sulfúrico concentrado a 170°C. Prof. Wagner Luiz



b) Como qualquer álcool, poderá ser esterificada. c) O monômero do polímero celulose contém um grupamento carboxílico. d) Diferentemente do amido, não reage com iodo. e) É formada pela condensação de numerosas moléculas de β-glicose. 27)A cana-de-açúcar, trazida da Índia por colonizadores portugueses, continua gerando trabalho, riqueza e divisas para o País. Que alternativa NÃO contém produto obtido de cana-de-açúcar? a) Cerveja, bebida que contém, entre outros ingredientes, 5%( oGL) de álcool etílico. b) Caldo de cana ou garapa, bebida altamente energética. c) Melado, alimento viscoso de alto valor energético. d) Energia elétrica produzida por cogeração em uma indústria sucroalcooleira. e) Gasolina brasileira, mistura de combustíveis que contém aproximadamente 25%(oGL) de etanol. 28)O estado do Espírito Santo é um grande produtor de polpa de celulose branqueada. A celulose é um carboidrato fibroso encontrado em todas as plantas, sendo o polissacarídio mais abundante na natureza, formado pela condensação de moléculas de: a) sacarose. b) ribulose. c) maltose. d) glicose. e) ribose. 29)O glicídio geralmente encontrado no leite de vaca e resultante da condensação de uma molécula de -glicose com uma de -galactose, chama-se: a) glicogênio b) sacarose c) maltose d) levulose

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e) lactose 30)O colágeno em alimentos seria indicado para suprir deficiência em a) açúcares. b) proteínas. c) sais minerais. d) gorduras. e) vitaminas.

GABARITO 1

C

11

D

21

A

2

D

12

B

22

C

3

D

13

E

23

C

4

B

14

D

24

D

5

B

15

A

25

B

6

B

16

B

26

C

7

C

17

D

27

A

8

A

18

C

28

D

9

E

19

B

29

E

10

A

20

E

30

B

QUESTÕES RESOLVIDAS 31)Cada molécula de glicose produz, pela via metabólica I, duas moléculas de lactato e, pela via metabólica II, seis moléculas de CO 2 e seis de H2O. Na via metabólica II ocorre liberação de maior quantidade de energia por mol de glicose consumido do que na via metabólica I. Explique a influência da capacidade de transporte do oxigênio para o tecido muscular dos atletas na determinação da via metabólica e a relação entre o desgaste físico dos mesmos e a concentração de lactato nos músculos.

Gab:

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No início da atividade física, as células do tecido muscular estão plenamente abastecidas de O 2. Nessas condições ocorre a via metabólica II, que é um processo de oxidação. Conforme a atividade física vai se desenvolvendo, o suprimento de O 2 torna-se insuficiente e as células começam a trocar a via metabólica II pela I. Esta última não é uma oxidação, isto é, acontece na falta ou insuficiência de O 2 . Desse modo, o lactato é formado e vai acumulando-se no tecido muscular, o que acentua o desgaste físico. 32)Podem-se preparar polímeros biodegradáveis pela ação de certas bactérias sobre a glicose, obtida da sacarose da canade-açúcar. Em um desses processos, ocorre a formação do composto intermediário ácido 3hidroxibutanóico,

cuja

polimerização

leva

à

formação

do

poli-(3-

hidroxibutirato) (PHB) por meio de uma reação de esterificação. Escreva a fórmula geral do poliéster formado.

Gab: O O

CH

CH2

O

C

O

CH

CH3

CH2

C

O

CH3 n

33)O ácido lático e a alanina são duas substâncias importantes em sistemas vivos. Suas estruturas são as seguintes: CH3

H

O

C

C

OH

CH3

H

O

C

C

OH

NH 2

OH Ácido Lático

Alanina

a) Qual é o nome do grupo funcional comum a ambos os compostos? b) Por que a alanina é classificada como um aminoácido, e o ácido lático não? c) Desenhe as estruturas de duas possíveis moléculas orgânicas formadas por reações de condensação entre o ácido lático e a alanina. d) Em uma das estruturas dadas na parte (c), faça um círculo no novo grupo funcional formado e escreva o nome desse grupo funcional.

Gab: Prof. Wagner Luiz



a) Grupo carboxílico b) Porque possui função química ácido carboxílico e amina; deferentemente, o ácido lático possui as funções ácido carboxílico e álcool. c) I

O H3C

CH

C

O

OH

N

CH

H

CH3

CH

OH

II

O H3C

C

C

NH 2

O O

CH

C OH

CH3

d) I) grupo amida II) grupo éster 34)Considere que dois materiais poliméricos A e B são suportados em substratos iguais e flexíveis. Em condições ambientes, pode-se observar que o material polimérico A é rígido, enquanto o material B é bastante flexível. A seguir, ambos os materiais são aquecidos à temperatura (T), menor do que as respectivas temperaturas de decomposição. Observou-se que o material A apresentou-se flexível e o material B tornou-se rígido, na temperatura (T). A seguir, os dois materiais poliméricos foram resfriados à temperatura ambiente. a) Preveja o que será observado caso o mesmo tratamento térmico for novamente realizado nos materiais poliméricos A e B. Justifique sua resposta. b) Baseando-se na resposta ao item a), preveja a solubilidade dos materiais em solventes orgânicos.

Gab: a) O material polimérico A, quando aquecido, tornou-se flexível. Trata-se de um polímero termoplástico e, portanto, o mesmo pode ser amolecido pelo calor e endurecido por resfriamento inúmeras vezes sem perder suas propriedades.

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Como o material polimérico B é inicialmente bastante flexível e por aquecimento tornou-se rígido, podemos afirmar tratar-se de um polímero termofixo, isto é, ele não pode ser amolecido pelo calor e remoldado. b) No polímero termoplástico (A) ocorrem encadeamentos lineares de moléculas formando fios que se mantêm isolados uns dos outros. Essa estrutura pode ser dissolvida em solventes orgânicos apolares. Já no caso do polímero termofixo (B), ocorrem ligações em todas as direções, o que impede a sua dissolução em solvente orgânico. 35)Considere as seguintes afirmações: I. A reação da borracha natural com enxofre é denominada de vulcanização. II. Polímeros termoplásticos amolecem quando são aquecidos. III. Polímeros termofixos apresentam alto ponto de fusão. IV. Os homopolímeros polipropileno e politetrafluoretileno são sintetizados por meio de reações de adição. V. Mesas de madeira, camisetas de algodão e folhas de papel contêm materiais poliméricos. Das afirmações feitas estão CORRETAS: a) apenas I, II, IV e V. b) apenas I, II e V. c) apenas III, IV e V. d) apenas IV e V. e) todas.

Gab: A RESOLUÇÃO I- Verdadeiro. Processo feito por Goodyear no endurecimento da borracha. II- Verdadeiro. São todos moldados a quente. III- Falso. Esse tipo de polímero não sofre fusão e quando aquecido a altas temperaturas não amolecem, e sim sofrem perólise devido à complexidade de suas macroestruturas (cadeias tridimensionais) IV- Verdadeiro. São obtidos por adição comum a partir de seus monômeros insaturados. V- Verdadeiro. Esses materiais apresentam a celulose que é um polímero da glicose. Prof. Wagner Luiz



36)O monômero utilizado na preparação do poliestireno é o estireno: CH=CH2

O poliestireno expandido, conhecido como isopor, é fabricado, polimerizando-se o monômero misturado com pequena quantidade de um outro líquido. Formamse pequenas esferas de poliestireno que aprisionam esse outro líquido. O posterior aquecimento das esferas a 90 o C, sob pressão ambiente, provoca o amolecimento do poliestireno e a vaporização total do líquido aprisionado, formando-se, então, uma espuma de poliestireno (isopor). Considerando que o líquido de expansão não deve ser polimerizável e deve ter ponto de ebulição adequado, dentre as substâncias abaixo,

Substância

Temperatura de ebulição ( C) á P ambiente

I

CH3(CH2)3CH 3

36

II

NC-CH=CH2

77

III

CH3

CH3

138

é correto utilizar, como líquido de expansão, apenas a) I. b) II c) III d) I ou II e) I ou III

Gab: A O líquido adequado para a expansão do poliestireno é aquele que sofre vaporização total na temperatura de trabalho, isto é, apresenta temperatura de ebulição menor que 90oC. Além disso, o líquido não pode sofrer polimerização: Te< 90oC líquidos I e II não polimerizável  líquido I O líquido II pode sofrer polimerização por adição devido à presença da dupla ligação.

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37)O gás acetileno (C H2) é um dos compostos mais importantes da indústria química moderna pela versatilidade de aplicações encont adas a partir de reações químicas si mples. a) Qual o nome do co posto obtido na sua trimerização? Justifique mostrando a reação química co rrespondente. b) O esquema, a seg ir, representa a síntese de um import nte composto, a partir do acetileno: I) II)

Pt HC  CH  H 2   X 

H X  H 2 O    Y

A partir do esquema dado, dê o nome do composto X e a função orgânica do composto Y.

Gab: a)

3 HC

CH Benzeno

b) X



Eteno (H2C = H2)

Y



Etanol (H3C – H2OH) = Função álcool

38)São realizadas rea ões químicas do acetileno com ácido clorídrico, ácido cianídrico, ácido ac tico e cloro, nas proporções estequiomé tricas de 1 : 1. a) Mostre as equaçõ s químicas que representam cada uma das reações químicas especifica as. b) Indique quais dos produtos formados podem ser utilizados omo monômeros na síntese de polím ros. c) Dê os nomes do

polímeros que podem ser formados a partir dos

monômeros indicad s no item b).

Gab: a)

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b) Todos os produto

formados podem ser usados como monômeros de

reações de polimerização por adição, porque apresentam,, cada um deles, uma insaturação. c) Monômero cloreto de vinila acrilonitrilo(a) acetato de vinila cloreto de vinilideno

Polímero policloreto de vinila PVC) poliacrilonitrilo(a) poliacetato de vinila (PVA) policloreto de vinilid no 39)O estireno é um c mposto obtido a partir do petróleo, e é empregado na síntese de muitos derivados químicos. O nome desse com posto, de acordo com a IUPAC, é etenilbenzeno. Pede-se: a) a fórmula estrutural do estireno. b) a reação de hidrog nação catalítica da ligação dupla alcêni a. c) o nome (IUPAC) do produto obtido na reação do item B.

Gab: a.

b.

CH2

CH2

+ H

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CH3 H



c. etenilbenzeno ou Vinilbenzeno 40)Teflon é o nome comercial de um polímero resistente ao calor, muito utilizado para revestir panelas a fim de evitar a aderência de alimentos. a) Represente a fórmula estrutural do 1,1,2,2-tetrafluoroeteno, monômero que pode ser utilizado na síntese do Teflon. b) Escreva, nos espaços indicados, o número de ligações  e  de 1,1,2,2tetrafluoroeteno. Número de ligações s = _____ Número de ligações p =_____ c) Responda se o composto 1,1,2,2-tetrafluoroeteno é solúvel ou insolúvel em água. Explique a sua resposta:

Gab: a) F2C = CF2 b) 5 e 1 c) é insolúvel, pois não apresenta semelhança de polaridade: é apolar 41)Um brinquedo que se tornou popular no Rio de Janeiro é um balão preto confeccionado com um saco de polietileno bem fino. A brincadeira consiste em encher parcialmente o balão com ar atmosférico (massa molar igual a 28,8 g/mol), fechá-lo e deixá-lo ao Sol para que o ar em seu interior se aqueça. Dessa forma, o ar se expande, o balão infla e começa a voar quando sua densidade fica menor do que a do ar atmosférico. A reação para obtenção de polietileno a partir da polimerização de eteno é representada a seguir. nC2H4  (C2H4)n. Considere que, no polímero utilizado para a confecção desses balões, o número de unidades monoméricas repetidas seja igual a 2000 (n = 2000). Sabendo que 14 g de polietileno são usados para confeccionar um balão de pequeno porte, determine o número de mols de eteno necessários para obter esta quantidade de polímero e o número de mols de polietileno utilizados na confecção do balão. (Dados: C = 12; H = 1)

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Gab: 0,5 mol de eteno e 0,25 . 10 –3mol de polietileno 42)Considere que dois materiais poliméricos A e B são suportados em substratos iguais e flexíveis. Em condições ambientes, pode-se observar que o material polimérico A é rígido, enquanto o material B é bastante flexível. A seguir, ambos os materiais são aquecidos à temperatura (T), menor do que as respectivas temperaturas de decomposição. Observou-se que o material A apresentou-se flexível e o material B tornou-se rígido, na temperatura (T). A seguir, os dois materiais poliméricos foram resfriados à temperatura ambiente. a) Preveja o que será observado caso o mesmo tratamento térmico for novamente realizado nos materiais poliméricos A e B. Justifique sua resposta. b) Baseando-se na resposta ao item a), preveja a solubilidade dos materiais em solventes orgânicos.

Gab: a) O material polimérico A, quando aquecido, tornou-se flexível. Trata-se de um polímero termoplástico e, portanto, o mesmo pode ser amolecido pelo calor e endurecido por resfriamento inúmeras vezes sem perder suas propriedades. Como o material polimérico B é inicialmente bastante flexível e por aquecimento tornou-se rígido, podemos afirmar tratar-se de um polímero termofixo, isto é, ele não pode ser amolecido pelo calor e remoldado. b) No polímero termoplástico (A) ocorrem encadeamentos lineares de moléculas formando fios que se mantêm isolados uns dos outros. Essa estrutura pode ser dissolvida em solventes orgânicos apolares. Já no caso do polímero termofixo (B), ocorrem ligações em todas as direções, o que impede a sua dissolução em solvente orgânico. 43)Um maiô produzido com material polimérico foi utilizado pela maioria dos competidores de natação em Beijing. Afirma-se que ele oferece uma série de vantagens para o desempenho dos nadadores: redução de atrito, Prof. Wagner Luiz



flutuabilidade, baixa absorção de água, ajuste da simetria c rporal e melhoria de circulação sangu ínea, entre outras. O tecido do maiô é u misto de náilon e elastano, esse último, um copolímero de poliuretano e poli tilenoglicol. a) A cadeia do poliureta o a que se refere o texto está parcialmente representada abaixo. Preencha os uadrados com símbolos atômicos, sele ionados entre os seguintes: H, F, U, C, N, O, Sn. b) O náilon, que também forma o tecido do maiô, pode ser o tido por reações entre diaminas e áciidos dicarboxílicos, sendo a mais comum a reação de hexametilenodiamina e ácido adípico. De acordo com essas i formações, seria possível utilizar o áci o lático, citado na questão nº 3, para se preparar algum tipo de náilon? Justifi ue.

Gab: a)

b) Não. O ácido lático n o poderia ser usado para produzir um ti o de náilon, pois conforme o texto da uestão, a reação requer um ácido dicar boxílico e o ácido lático é um ácido mon ocarboxílico. 44)Dadas as substânci s abaixo, assinale o que for correto. A. B.

CH3  CH3 CH 2  CHCl

C.

CH

CH2

O

D.

HO

O C

C OH

E. HO–CH2 –CH2 –OH

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Química para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03 O

F.

CH3

C

O

CH2CH3

01. A substância E, um éster, é o monômero que dá origem a um poliéster. 02. A substância C, quando polimerizada, forma o poliestireno. 04.Tanto A quanto B são usados pela indústria para produção do polímero polietileno. 08.A baquelite é um polímero termofixo que é obtido através das reações das substâncias D e E. 16.A substância A é o monômero adequado para formar o polietileno em condições de catálise ácida.

Gab: 02 45)As garrafas PET são um dos problemas de poluição citados por ambientalistas; sejam depositadas em aterros sanitários ou até mesmo jogadas indiscriminadamente em terrenos baldios e cursos d’água, esse material leva cerca de 500 anos para se degradar. A reciclagem tem sido uma solução válida, embora ainda não atinja nem metade das garrafas PET produzidas no país. Pesquisadores brasileiros estudam o desenvolvimento de um plástico obtido a partir das garrafas PET, que se degrada em apenas 45 dias. O segredo para o desenvolvimento do novo polímero foi utilizar em sua síntese um outro tipo de plástico, no caso um poliéster alifático, para acelerar o processo de degradação. O polímero PET, poli(tereftalato de etileno), é obtido a partir da reação do ácido tereftálico com etilenoglicol na presença de catalisador e em condições de temperatura e pressão adequadas ao processo.

HOOC

COOH

HO

H

H

C

C

H

H

OH

etilenoglicol

ácido tereftálico

a) Dê a fórmula estrutural do PET. Em relação à estrutura química dos polímeros citados, o que pode estar associado quanto à biodegradabilidade dos mesmos?

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b) O etanol é semelhante ao etilenoglicol. Dentre esses dois álcoois, qual deve apresentar menor pressão de vapor e qual deve apresentar menor temperatura de ebulição? Justifique.

Gab: a) A fórmula estrutural do PET é: O

O

C

C

O

CH2

CH2 O n

A biodegradabilidade dos novos polímeros está associada à ausência de anéis aromáticos em sua estrutura. b) Dentre os dois álcoois citados, o que apresenta forças intermoleculares menos intensas é o etanol, que possui apenas um único grupo polar — OH, e que, conseqüentemente, possui maior pressão de vapor e menor temperatura de ebulição que o etilenoglicol. Logo, o etilenoglicol apresenta a menor pressão de vapor. 46)Uma cozinheira de certo restaurante constatou com sua experiência diária que os panos de prato de algodão são mais eficientes para enxugar vasilhas do que um tecido de poliéster. O algodão é um material polimérico natural composto essencialmente de celulose. O poliéster utilizado nos tecidos, comercializado como Dracon ou Terilene, é composto de um polímero sintético chamado de poli(tereftalato de etileno). As estruturas desses polímeros são mostradas a seguir: H OH H O

O O

HO

H

OH H

H

Celulose

O

O

C

C

OCH 2CH2O

n

n

Poli(tereftalato de etileno)

a) Tendo em vista a estrutura dos dois polímeros, forneça uma explicação plausível para a maior eficiência do pano de prato de algodão. b) A celulose é formada por um único monômero. Forneça o nome e a estrutura desse monômero.

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c) O poli(tereftalato de etileno) é formado por dois monômeros. Forneça a estrutura desses monômeros e identifique as funções orgânicas presentes.

Gab: a) A maior eficiência do pano de prato de algodão decorre da maior intensidade de forças intermoleculares com a água (ligações de hidrogênio). b) Nome: glicose Estrutura: H OH H OH HO

O OH

H

OH

H

H

Celulose

c) HO

O

O

C

C

OH HO

CH2

CH2 OH

álcool

ácido carboxílico

47)O dacron é um poliéster obtido pela reação entre o ácido tereftálico e o etanodiol. Observe a representação de um fragmento dessa macromolécula: C

C

O

O

O

CH2

CH2 O

C

C

O

O

O

CH2

CH2 O

A substituição do etanodiol por p-diaminobenzeno origina um novo polímero, de altíssima resistência e baixo peso, utilizado na produção de coletes a prova de balas. Em relação a esse novo polímero, nomeie a função química presente em sua estrutura; a seguir, escreva a fórmula estrutural de um isômero plano de posição de seu monômero de caráter básico.

Gab: Amida Uma das fórmulas:

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Química para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03 NH 2

NH 2 NH 2

NH 2

48)Uma porção representativa da estrutura do polímero conhecido como Kevlar, patente da DuPont, é mostrada na figura a seguir. O

H O

C

N C

C

N

C

O

H

O

O H O

C

N C

N

C

C O

H

O

A estrutura pode ser descrita como sendo formada por longas fibras poliméricas, aproximadamente planares, mantidas por ligações covalentes fortes, e cada f ibra interagindo com suas vizinhas através de ligações de hidrogênio, representadas por linhas interrompidas na figura. Devido ao conjunto dessas interações, o polímero é altamente resistente a impactos, propriedade que é aproveitada na confecção de coletes à prova de bala. a) Escreva as fórmulas estruturais dos dois reagentes utilizados na síntese do Kevlar, identificando as funções orgânicas presentes nas moléculas de cada um deles. b) Transcreva a porção representativa da fórmula estrutural da fibra polimérica em destaque na figura (dentro dos colchetes) para seu caderno de respostas. Assinale e identifique a função orgânica que se origina da reação de polimerização.

Gab: a) O Kevlar pode ser obtido da copolimerização por condensação dos seguintes monômeros: HO

O

O

C

C

OH

função: ácido carboxílico

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Química para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ – Aula 03 H 2N

NH 2 função: amina

b) H O

N C

N

C

H

O função: amida

49)O ácido lático e a alanina são duas substâncias importantes em sistemas vivos. Suas estruturas são as seguintes: CH3

H

O

C

C

CH3

OH

H

O

C

C

OH

NH 2

OH Ácido Lático

Alanina

a) Qual é o nome do grupo funcional comum a ambos os compostos? b) Por que a alanina é classificada como um aminoácido, e o ácido lático não? c) Desenhe as estruturas de duas possíveis moléculas orgânicas formadas por reações de condensação entre o ácido lático e a alanina. d) Em uma das estruturas dadas na parte (c), faça um círculo no novo grupo funcional formado e escreva o nome desse grupo funcional.

Gab: a) Grupo carboxílico b) Porque possui função química ácido carboxílico e amina; deferentemente, o ácido lático possui as funções ácido carboxílico e álcool. c) I

O H3C

CH OH

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C

O N

CH

H

CH3

C OH


Quími a para ANVISA 2013 Teoria e exercícios Prof. WA NER LUIZ – Aula 03 II

O H3C

CH

C

NH 2

O O

C C

C OH

3

d) I) grupo amida II) grupo éster 50)Os compostos orgâ nicos de enxofre são de grande import ncia na indústria farmacêutica, porém, constituem um problema quan o lançados na atmosfera, por sere

muito malcheirosos, além de tóxicos.

a) Sabendo que o enx fre possui distribuição eletrônica análo a à do oxigênio, forneça a fórmula

strutural do sulfeto de dimetila e de seu isômero de

função. b) O dissulfeto de dietila

(CH3  CH2  S  S  CH 2  CH3 )

dimerização de um tiol

(R  SH ) .

pode ser obti o pela reação de

Escreva a equação que rep resenta a reação

química de obtençã do dissulfeto de dietila.

Gab: a) H3C

S

CH3

H3C

CH2

SH

isômero

b)

H 3C  CH 2  SH  HS  CH 2 CH 3   H 2  H 3C  CH 2  S  S  CH 2 CH 3

51)Para suturar corte cirúrgicos são empregados fios con stituídos por um polímero biodegrad vel denominado poliacrilamida. O monômero desse

olímero pode ser obtido através da reação do ácido

propenóico, também d nominado ácido acrílico, com a amônia, por meio de um processo de aquecime to. Escreva as equações químicas completas correspondentes à obtenção do monômero e do políme o.

Gab: Obtenção de monômer :

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