Química - Vol 3 - Manual do Professor Martha Reis-346-348

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Manual do Professor 345
“Plásticos inteligentes
Os polímeros convencionais estão em praticamen-
te tudo o que usamos hoje em dia: tecidos, medica-
mentos, embalagens, meios de transporte, comunica-
ções, armazenamento de informações, etc.
Existem em três grandes classes; homopolímeros, 
copolímeros e blendas.
Os homopolímeros são constituídos de um único 
tipo de meros (unidades iguais que se repetem ao 
longo da cadeia polimérica) e os copolímeros são 
compostos de dois ou mais meros diferentes. Já as 
blendas são obtidas pela mistura de um ou mais 
homo ou copolímeros diferentes, produzindo um 
terceiro material polimérico com propriedades dife-
rentes dos seus componentes isolados. Assim, por 
exemplo, a mistura do poli(p-óxi-fenileno) com 
poli(estireno) produz um plástico com alta resistên-
cia ao impacto e grande transparência, comerciali-
zado com o nome de Noryl© pela GE Plastics.
E os ‘plásticos inteligentes’, o que os torna diferen-
tes dos polímeros sintéticos convencionais? A respos-
ta é, ‘eles respondem a um determinado estímulo de 
forma reprodutível e específica’.
Assim, um estímulo elétrico poderá provocar mu- 
dança de cor (dispositivos eletrocrômicos), contração 
com movimento mecânico (dispositivos eletromecâni-
cos, músculos artificiais) ou uma reação de redução ou 
oxidação (armazenamento químico de energia – bate-
rias ou capacitores). Um estímulo com luz poderá pro-
vocar o aparecimento de um potencial elétrico (células 
fotoeletroquímicas). Um estímulo com variação de 
acidez poderá provocar a mudança de cor (sensor de 
pH). A presença de um certo gás poderá provocar mu-
dança de condutividade elétrica (sensor de gases). Um 
estímulo mecânico poderá provocar também mudança 
de condutividade elétrica (sensor mecânico – balanças).
O plástico inteligente mais antigo que conhece-
mos é a borracha. Os nativos sul e centro-americanos 
conheciam-na muito antes da chegada de Colombo 
à América. Era chamada de ‘cauchou’ e eles a ex-
traíam das seringueiras e faziam bolas para se diver-
tirem. Por que a borracha é um material inteligente? 
Porque na forma vulcanizada ela volta à sua forma 
original depois de ser deformada por um esforço me-
cânico, ou seja, é um material com memória. Um 
pedaço de borracha ‘se lembra’ da sua forma original, 
por isso pode ser chamado de inteligente.
Além disso, ao ser estimulada por um esforço mecâ-
nico, a borracha responde com uma contração de forma.
[...]
A classe de plásticos inteligentes mais estudada 
atualmente é constituída pelos chamados ‘polímeros 
eletroativos’ ou ‘polímeros condutores eletrônicos’, ou 
ainda ‘polímeros conjugados’.
Aqui os chamaremos de polímeros eletroativos 
porque eles podem ser oxidados ou reduzidos rever-
sivelmente em processos químicos ou eletroquímicos.
Eles são constituídos de cadeias de átomos de car-
bono com ligações duplas (C ∙ C) alternadas com li-
gações simples (C − C), chamadas de ligações duplas 
conjugadas. A estrutura-protótipo desta classe de 
materiais é o poli(trans-acetileno), que contém somen-
te átomos de carbono e de hidrogênio. Ele foi prepa-
rado pela primeira vez por Natta em 1950, mas foi 
desprezado porque era um material muito sensível ao 
oxigênio do ar. Mais tarde o interesse no poliacetileno 
se renovou, devido à possibilidade de se obter um ma-
terial 100% conjugado que teria condutividade elétri-
ca. Em 1967 o poliacetileno foi obtido novamente, mas 
a condutividade ainda era muito baixa. Foi em 1977 
que Shirakawa teve a ideia de oxidar o poliacetileno 
com hexafluoreto de arsênio, produzindo um material 
orgânico com condutividade igual à do mercúrio a 
temperatura ambiente. Dez anos mais tarde, Naarman 
e Theophilou, da BASF em Ludwigshafen, conseguiram 
sintetizar um poliacetileno com condutividade igual 
à do cobre a temperatura ambiente.
[...].”
MARCO, A. De Paoli. Plásticos inteligentes. Cadernos Temáticos 
de Química Nova na Escola. Novos Materiais, edição especial, maio 
2001. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/ 
02/plastic.pdf>. Acesso em: 14 abr. 2016.
Conversa com o professor
Resolução dos exercícios
1 Reação que representa a formação da poliacrilamida:
n
( )CC
H
H2
CHH2Cn
C
O NH2
C
O NH2
cat.
P, ∆
@ @ #
2 Alternativa c.
 (1) eteno ou etileno → (9) polietileno
 (2) cloreto de vinila → (5) PVC
 (3) vinilbenzeno → (6) poliestireno
 (4) tetrafluoretileno → (7) teflon
3 Alternativa a.
O poliacrilato de sódio apresenta ligações iônicas entre 
o oxigênio e o sódio e ligações covalentes entre os outros 
átomos da estrutura.
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4 Alternativa b.
Os polímeros são constituídos por unidades estruturais 
repetitivas denominadas monômeros. O monômero da 
borracha natural é o isopreno, e o polipropileno é o re-
sultado da polimerização do propileno ou propeno.
5 Alternativa a.
 III. Errada. Polímeros termofixos não têm ponto de fu-
são, ou melhor, são infusíveis.
Esses polímeros adquirem por aquecimento, ou outro 
tratamento qualquer, uma estrutura tridimensional e 
rígida com ligações cruzadas. Seu formato não pode ser 
modificado. Não permitem reprocessamento.
6 Alternativa e.
O monômero da borracha natural é o metil-but-1,3-
-dieno e a vulcanização é feita pela adição de enxofre. 
O poli-isopreno apresenta várias ligações duplas ao 
longo da cadeia e, por isso, é bastante susceptível a 
reagir como o CL2(g). Ele se torna mais resistente ao 
ataque dessa e de outras substâncias como o oxigê-
nio, por exemplo, após passar pelo processo de vul-
canização.
7 Alternativa d.
O poliestireno ou polivinilbenzeno é um polímero de 
adição obtido por polimerização em cadeia.
O náilon é um polímero de condensação obtido pela 
polimerização do ácido hexanodioico e da hexan-1,6-
-diamina, com eliminação de moléculas de água.
O PVC ou policloreto de vinila é um polímero de adição 
obtido por polimerização em cadeia.
8 a) O mais resistente à tração é o náilon. Isso ocorre por-
que existem ligações covalentes muito polares na sua 
estrutura (por exemplo, N—H), de modo que entre 
cadeias poliméricas distintas ocorrem fortes atrações 
por ligações de hidrogênio. No caso do polietileno, 
ocorrem atrações mais fracas denominadas forças de 
Van der Waals.
 b) O principal tipo de atração entre cadeias poliméricas 
do náilon são as ligações de hidrogênio.
 Essas atrações estão representadas pelas linhas 
ponti lhadas no esquema abaixo:
C (CH2)4
O
C
O
N
H
(CH2)6 N
H
C (CH2)4
O
C
O
N
H
(CH2)6 N
H
O PVC ou policloreto de vinila é um polímero de adi-
ção obtido por polimerização em cadeia.
9 a) Náilon: amida e dexon: éster.
 b) Ácido α-hidroxietanoico.
n
C
O
C
O
H2
n H2O+ @ #( )
O
n
CC
O
H2
n HO
H
@ # ( )
O composto obtido apresenta os grupos funcionais 
álcool e ácido carboxílico.
Atividade extra
O objetivo desta atividade é reconhecer o tipo de plás-
tico por meio de um experimento simples e de baixo custo.
O critério para diferenciação dos materiais é a diferença 
de densidade.
O esquema a seguir representa a separação dos plás-
ticos quando em contato com a água, solução alcoólica e 
solução salina.
PEAD e PP
flutuam
PS e PET
depositam-se
PP
flutua
PS
flutua
PET
deposita
PEAD
deposita
PEAD, PP, PS, PET
água
solução
alcoólica
solução
salina
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Densidades aproximadas em g/cm3 dos materiais usa-
dos no experimento, a aproximadamente 25 oC (a densida-
de varia conforme a massa molecular do polímero, ou seja, 
conforme o grau de polimerização obtido):
•	 PEAD (polietileno de alta densidade): 0,935 a 0,960 g/cm3.
•	 (Observação: a densidade do PEBD, polietileno de baixa 
densidade, varia entre 0,910 e 0,925)
•	PP (polipropileno): 0,900 a 0,910g/cm3.
•	PS (poliestireno): 1,040 a 1,080 g/cm3.
•	PET (polietileno tereftalato): 1,220 a 1,400 g/cm3.
•	 (Observação: o PET pode ser substituído por PVC, densi-
dade variando entre 1,300 e 1,350 g/cm3.) 
•	Água: ≃ 0,99 g/cm3.
•	Álcool etílico hidratado a aproximadamente 50%: 
≃ 0,76 g/cm3.
•	 Solução saturada de água e sal: ≃ 1,2 g/cm3.
Fonte: AGUIAR, Mônica R. Marques Palermo de; ARCANJO, Maria 
Elena; CARVALHO, Elaine Luiz de; LEITE, Marcia C. A. M.; OLIVEIRA, 
Rachel Ouvinha de; SANTA MARIA, Luiz Claudio de. Coleta seletiva e 
separação de plásticos. Química Nova na Escola, n. 17, maio, 2003. 
Extraído do site: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a08.pdf>. 
Acesso em: 14 abr. 2016.
 FRANCHETTI, Sandra Mara M.; MARCONATO, José Carlos. A im-
portância das propriedades físicas dos polímeros na reciclagem. 
Química Nova na Escola, n. 18, novembro, 2003.
Materiais
•		Pedaços	de	plástico	(copo	descartável	de	café	(PS),	embala-
gem de margarina (PP), garrafa de água ou embalagem de 
detergente (PEAD), embalagem de óleo de cozinha ou de 
refrigerante (PET) ou pedaço de cano ou mangueira (PVC)
•	Álcool	etílico	(álcool	comercial)
•	Sal	de	cozinha
•	Uma	colher	de	chá
•	Três	potes	de	sorvete	vazios
•	Copinho	descartável	de	café
•	Copo	descartável	de	água
Como fazer
Sem conhecer o tipo de plástico, é possível identificá-lo 
a partir de suas densidades, cujos valores são tabelados.
Prepare os potes de sorvetes da seguinte forma:
Pote 1: somente água.
Pote 2: solução alcoólica (um copo de água e um copo 
de álcool etílico 96 °GL)
Pote 3: solução salina (dois copos de água mais três co-
pinhos de café de sal)
Peça que cada grupo coloque os pedaços de plástico em 
cada um dos potes e anote os resultados em forma de tabela.
Solicite que organizem as informações em forma de 
esquema e tentem levantar hipóteses sobre os resultados 
obtidos.
Compreendendo o mundo
Nesta unidade estudamos as reações orgânicas, incluin-
do as reações de polimerização que dão origem aos mate-
riais mais utilizados, práticos, vantajosos economicamente 
e problemáticos ecologicamente, os plásticos.
Paralelamente refletimos sobre vários aspectos do con-
sumismo, os fatores que geram esse hábito ou essa vontade 
que muitas vezes pode levar um jovem a praticar um ato 
ilícito (quem nunca ouviu falar de adolescentes envolvidos 
em roubos ou homicídios por causa de carro, moto ou uma 
peça aparentemente banal como um par de tênis?).
Nesse sentido é assustadora a força da propaganda, ca-
paz de levar uma pessoa a desejar tanto uma coisa a ponto 
de cometer um crime.
Além disso, há os hábitos alimentares errados que com-
prometem a saúde a longo prazo e os estímulos ao consumo 
de álcool e tabaco, que tantos transtornos causam ao siste-
ma de saúde público.
Levar o aluno a refletir sobre a força da propaganda na 
sua vida, sobre o consumismo exacerbado (ou a vontade de 
exercê-lo), sobre o que isso está causando ao meio ambien-
te e quais as práticas que estão sendo implantadas para se 
viver com sustentabilidade e em harmonia com a natureza 
é com certeza bastante enriquecedor para sua formação.
Unidade 4 – Alimentos 
e aditivos para alimentos
O tema central desta unidade é alimentos e aditivos. 
Normalmente as preocupações do aluno em relação à ali-
mentação surgem apenas diante de algum problema esté-
tico como, “necessidade” de emagrecer, de engordar, de 
conter a acne (tão comum nessa idade), de ganhar massa 
muscular e também relacionado a algum motivo ideológico, 
como deixar de comer carne, por exemplo.
Mas mesmo diante desses motivos, o adolescente é fa-
cilmente seduzido pela comida rapidamente disponível, 
altamente processada e gordurosa, com muitos aditivos e 
poucos nutrientes. Esse tipo de alimentação, para um orga-
nismo em formação (na verdade, para qualquer organismo), 
pode ser prejudicial.
Por isso, na medida em que discorremos sobre Bioquí-
mica vamos paralelamente discutindo assuntos relaciona-
dos a esse tema para que o aluno fique mais informado e 
possa fazer opções mais conscientes.
Note que um dos textos de abertura é de um ganhador 
do Prêmio Nobel de Química. Saber de suas dúvidas em 
relação a aditivos usados em alimentos (no caso, maçãs) e 
sobre a ação desses aditivos no organismo nos dá uma ideia 
da dimensão do problema que vamos discutir.
Antes de iniciar a unidade, se possível, convide um pro-
fissional da área de saúde, de preferência de nutrição, para 
dar uma palestra aos alunos sobre alimentação equilibrada, 
IDA, uso excessivo de alimentos processados, entre outros.
É interessante reservar um tempo da palestra para tirar 
as dúvidas dos alunos sobre o tema.
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