Aprendendo a sintetizar e a modelar um polímero Por: Mateus Braga

Ao longo das últimas décadas, temos observado uma crescente substituição de produtos naturais, como madeira, alumínio, cerâmica e algodão, por produtos poliméricos sintéticos, como PVC, náilon, poliéster e polímeros condutores, pois os últimos atendem às necessidades do homem tão bem quanto os primeiros, ou melhor. As vantagens dos polímeros sintéticos são: a capacidade de serem moldados e a possibilidade de se reunir, em um único material, várias características, tais como: leveza, resistência mecânica, transparência, condutividade ou isolamento elétrico, isolamento térmico, flexibilidade, dentre outras.  

Objetivos

Esta experiência tem como objetivo mostrar como pode ser sintetizado e modelado um polímero a partir da uréia e do formaldeído. Dessa forma, poderemos aprofundar um pouco mais no assunto e explorar a característica mais marcante dos plásticos, que é a capacidade de serem modelados.

Materiais Necessários

  • 30g de uréia comercial
  • 57mL de formaldeído 37% m/v
  • 50mL de soda cáustica 7% m/v
  • ácido clorídrico 0,1 mol/L (serão usados menos
  • corantes alimentícios
  • 1 béquer de 600 mL, 1 de 250 mL e 3 de 50 mL e 1
  • espátula, conta-gotas e bastão de vidro
  • balança
  • ebulidor
  • corantes alimentícios
  • fôrma

Fase 1 - Precauções

Realize o experimento em uma capela e use luvas de plástico, pois o formaldeído, a uréia, a soda cáustica e o ácido clorídrico são tóxicos. Se não houver capela, o ambiente deve ser arejado.

Fase 2 - Procedimentos

- Encha 2/3 do béquer maior com água para aquecê-la com o ebulidor até a temperatura de ebulição. - No béquer de 250 mL, adicione a uréia, o formaldeído e a soda cáustica.

Fase 3 -

- Em seguida, aqueça o sistema em banho-maria, à temperatura de ebulição da água, (usando o béquer já com água quente da etapa anterior), para que a uréia dissolva. Agite com o bastão de vidro para ajudar na dissolução.

Fase 4 -

- Quando a uréia estiver toda dissolvida, retire o sistema do banho-maria e o resfrie com água corrente ou em banho de gelo, sempre agitando com o bastão de vidro, até o sistema ficar bastante turvo, com coloração esbranquiçada.

Fase 5 -

- Adicione fenolftaleína ao sistema, o qual adquirirá coloração rosa devido à soda cáustica.  

Fase 6 -

- Em seguida, adicione o ácido clorídrico com um conta-gotas, vagarosamente, até a mistura perder o tom rosa.

Fase 7 -

- Neste ponto, adicione os corantes, caso contrário, a resina ficará branca.

Fase 8 -

- Coloque o sistema de volta no banho-maria, sob agitação constante, por dois minutos.

Fase 9 -

- Quando o sistema estiver quente, recomece a adicionar o ácido clorídrico gota a gota, até que a mistura fique mais consistente, como um mingau.

Fase 10 -

- Logo em seguida transfira a mistura para um molde.

Fase 11 -

- Após aproximadamente 40 minutos, quando o material já tiver resfriado e estiver seco, retire-o do molde.

Fase 12 - Resultado

A resina obtida parece um gesso, como pode ser visto pela imagem abaixo.

Fase 13 - Sobre o polímero uréia-formaldeído e outros polímeros

A resina uréia-formaldeído foi sintetizada pela primeira vez em 1929 e pertence ao grupo dos polímeros termorrígidos. Estes polímeros apresentam as seguintes características:

• Com relação à estrutura: - são amorfos; - possuem ligações cruzadas.

• Propriedades físicas: - não amolecem quando aquecidos; - são quebradiços. - quando aquecidos, tornam-se infusíveis e insolúveis;

Desta forma, por ser termorrígido, o polímero uréia-formaldeído só pode ser moldado durante a síntese, diferente dos polímeros termoplásticos, que, por não possuírem ligações cruzadas, podem ser fundidos e remodelados várias vezes.

Outra classe de polímeros é a dos elastômeros, que possuem quase todas as características dos termorrígidos, exceto que não são rígidos e quebradiços, mas sim elásticos. Os elastômeros e os termorrígidos pertencem ao grupo dos termofixos.

Abaixo, são listados os polímeros mais comumente encontrados, de acordo com os grupos:

Termorrígidos: resinas uréia-formaldeído, fenol-formaldeído e melamina-formaldeído e anilina-formaldeído. • Termoplásticos: policarbonato (PC), poliuretano (PU), policloreto de vinila (PVC), poliestireno (PE) e polipropileno. • Elastômeros: elásticos e borrachas.  

Fase 14 - Aspectos específicos da reação de formação do polímero uréia-formaldeído

A respeito da reação de polimerização de uréia-formaldeído, sabe-se que ela é extremamente exotérmica e que libera água (reação de condensação). O mecanismo da reação consiste em um ataque nucleofílico da uréia sobre o eletrófilo, formaldeído. As primeiras etapas da reação, catalisada em meio ácido, estão representadas na figura a seguir a seguir. O H2N-CO-N=CH2, por sua vez, ataca outro formaldeído protonado, dando continuidade à reação de polimerização. Diz-se que a uréia e o formaldeído são os monômeros desse polímero, pois é a partir dessas moléculas que ele é formado.

Fase 15 - Outras aplicações da resina uréia-formaldeído

O polímero uréia-formaldeído pode ser sintetizado de outras formas além desta apresentada nesse experimento, adquirindo características diferentes e permitindo que tenha diversas aplicações no mercado. Ele pode ser usado, por exemplo: como vidro plástico; na fabricação de objetos translúcidos; em vernizes e resinas e na fabricação de fórmica.

Fase 16 - Para saber mais

Livros

BRAATHEN, P. C., et al. “Plásticos: Molde Você mesmo!” Química Nova na Escola, nº 13, maio 2001. MORRISON, R. T.; BOYD, R. N. “Química Orgânica”. 12 ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1995. 1639p. PINNER, S. H. “A practical course in polymer chemistry”. 1ed. London: Pergamon Press. 1961. 156p. SHAKHASHIRI, B. Z. ”Chemical Demonstrations - A Handbook for teachers of Chemistry vol. 1”. 1ed. The University of Wisconsin Press. 343.

Sites

www.ua.pt/cv/ReadObject.aspx?obj=1268 http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/organica/polimeros.htm

Comentários - 5 Comentários

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André Haik em 26/06/2012 15:31:39

De que material vou fazer os moldes para despejar este polímero?

Hadjnovan Aguiar em 01/07/2010 15:06:33

em que aplicações utilizasse esta resina?

Mateus Braga em 19/05/2009 21:16:55

Creio que não Suellen. Pelo menos eu não consegui.

Suellen Silva em 19/05/2009 15:50:57

é possível com essa fórmula obter uma resina com efeito transparente, mesmo que colorida?