Graduação
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  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
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Mecanismo de polimerização


A polimerização é um processo químico que liga pequenas moléculas chamadas monômeros em uma cadeia ou rede covalentemente ligada. Essas moléculas maiores são chamadas de polímeros. A conversão de um monômero em um polímero envolve uma série de reações químicas, e esse processo pode ocorrer por meio de diferentes mecanismos. A polimerização pode ser amplamente classificada em dois tipos: polimerização por adição e polimerização por condensação.

Polimerização por adição

A polimerização por adição, também conhecida como polimerização por crescimento de cadeia, envolve a adição de monômeros com ligações insaturadas (como ligações duplas) sem a perda de subprodutos de pequenas moléculas. Isso é típico para monômeros como alcenos, que contêm ligações duplas carbono-carbono.

1. Polimerização por radicais livres

A polimerização por radicais livres é um dos tipos mais comuns de polimerização por adição. Envolve três etapas principais: iniciação, propagação e terminação.

Iniciação

Esta etapa envolve a formação de radicais livres, que são espécies altamente reativas com elétrons desemparelhados. Isso pode ser alcançado usando um iniciador, um composto que se decompõe quando aplicado calor ou luz. Um iniciador comum é o peróxido de benzoíla, que se decompõe para formar dois radicais benzóicos:

(C_6H_5CO)_2 → 2 C_6H_5CO•

Propagação

Uma vez que os radicais livres são produzidos, eles reagem com um monômero para formar um novo radical livre. Esta etapa é repetida muitas vezes, aumentando a cadeia polimérica:

R• + CH_2=CHX → R-CH_2-CHX•

Aqui, X pode ser um substituinte como -Cl ou -CH_3.

Terminação

A terminação pode ocorrer de várias maneiras, seja por combinação ou por desproporcionamento. Na combinação, dois terminais ativos de cadeia se combinam para formar um fim não ativo:

R-CH_2-CHX• + R'-CH_2-CHX• → R-CH_2-CHX-CH_2-R'

No desproporcionamento, um átomo de hidrogênio é transferido de um radical para outro:

R-CH_2-CHX• + R'-CHX-CH_2• → R-CH_2-CHX + R'-CH=CH_2

2. Polimerização catiônica

A polimerização catiônica é iniciada por um cátion e normalmente envolve monômeros que têm ligações duplas ricas em elétrons. Este mecanismo é usado para a polimerização de isobutileno e outros alcenos.

Iniciação

A reação é geralmente iniciada por um ácido forte, como HClO_4:

HClO_4 + CH_2=CH-R → HClO_4^− + CH_2^+-CH-R

Propagação

O monômero carregado positivamente pode reagir com outro monômero para estender a cadeia:

CH_2^+-CH-R + CH_2=CH-R → CH_2-CH(R)-CH_2^+-CH-R

Terminação

A terminação pode ocorrer via transferência de próton ou outras reações que estabilizam ou inativam as espécies poliméricas.

3. Polimerização aniônica

Na polimerização aniônica, um íon carregado negativamente (ânion) inicia a polimerização. É usada para polímeros como poliisopreno e acrilatos.

Iniciação

A polimerização aniônica pode ser iniciada usando metais alcalinos como sódio ou lítio. Por exemplo:

Na + CH_2=CHCN → Na^+ + CH_2=CHCN^−

Propagação

Semelhante aos outros mecanismos, a reação continua adicionando monômeros ao final da cadeia ativa:

CH_2=CHCN^− + CH_2=CHCN → CH_2-CH(CN)-CH_2=CHCN^−

Terminação

A polimerização aniônica pode ser terminada de várias maneiras, incluindo reação com água ou solventes.

Polimerização por condensação

Na polimerização por condensação, as moléculas se juntam e perdem pequenas moléculas como subprodutos, como água ou metanol. Este tipo de polimerização é comum na fabricação de poliésteres e poliamidas.

Polimerização por crescimento em etapas

A polimerização por condensação também pode ser descrita como polimerização por crescimento em etapas porque envolve reações entre grupos funcionais dos monômeros. Difere da polimerização em cadeia no sentido de que qualquer monômero pode reagir com qualquer outra molécula, levando ao crescimento do polímero.

Construção de poliéster

Poliéster é formado pela reação entre um diácido e um diol.

n HOOC-R-COOH + n HO-R'-OH → [—OR'-OOC-R-COO—]_n + 2n H_2O

O produto de pequena molécula neste caso é a água.

Construção de poliamida

Poliamidas, como o nylon, são feitas de diácidos e diaminas.

n H_2N-R-NH_2 + n HOOC-R'-COOH → [—NH-R-NHCO-R'-CO—]_n + 2n H_2O

Comparação de mecanismos

Em resumo, o mecanismo de polimerização por adição é caracterizado por uma cadeia que cresce durante o processo de polimerização devido à presença de locais ativos, enquanto a polimerização por condensação envolve a formação de polímeros em múltiplas etapas a partir de monômeros multifuncionais que reagem para formar oligômeros relativamente pequenos que eventualmente formam longas cadeias ao interligar-se.

Exemplos de estruturas poliméricas

Aqui estão alguns exemplos simplificados de estruturas poliméricas:

-CH_2-CH_2- Etileno -NH-(CH_2)_6-NH-CO-(CH_2)_4-CO- Nylon 6,6

Esses exemplos representam bases comuns de polímeros, como polietileno e nylon, que são derivadas de seus respectivos processos de polimerização.

Conclusão

A polimerização é um aspecto fundamental da ciência dos materiais e da química, permitindo a criação de materiais poliméricos versáteis e essenciais encontrados em quase todos os aspectos da vida diária. Compreender os mecanismos por trás da polimerização ajuda no desenvolvimento de novos materiais com propriedades desejadas para aplicações específicas.


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