Aula 11
Propriedades dos compostos
moleculares
Propriedades
Temperaturas de fusão e de ebulição
Miscibilidade
Viscosidade
Líquidos Imiscíveis
Exemplo de líquidos imiscíveis
Viscosidade
Resistência de um fluído ao escoamento
Viscosidade deve ser proporcional à intensidade
das interacções intermoleculares
Depende ainda da forma e das conformações
moleculares:
Menor para as moléculas mais esféricas
As moléculas muito longas podem entrelaçar-se
Viscosidade
• viscosidade é a resistência de um líquido em fluir
– 1 poise = 1 P = 1 g/cm·s
– Normalmente expressa em centipoise, cP
• Forças intermoleculares mais intensas ⇒ maior viscosidade
• Temperatura mais elevada ⇒ menor viscosidade
Tensão Superficial
Observação da
tensão superficial
Tensão Superficial
Tensão Superficial
Aula 11
Polímeros
Reacções de polimerização
Adição
Condensação (ou policondensação)
Homopolímeros e co-Polímeros
Ligações cruzadas (iónicas e covalentes)
Vulcanização da borracha
Propriedades
POLí
POLíMEROS
Polímeros
Evolução do uso de materiais estruturais pelo Homem
Polímeros
sintéticos no
dia a dia
Polietileno
Polímeros e Macromoléculas
Propriedades mecânicas dos polímeros estão
esencialmente associados à elevada massa molar
Clasificação
dos
Polímeros
Composição Química
Polímeros versus moléculas pequenas
Quebra da
Ligação
Poliestireno
(mecanismo
radicalar)
Polimerização por condensação
Etileno
Via radicalar
(pressão elevada)
Baixa densidade por
condensação
Etileno
Catalizadores
(Ziegler-Natta)
Mw = 2 x105
(alta densidade)
Etileno
Metalocenos
Mw = 3 – 5 milhões
Prova de bala
Polimerização por condensação
- H2O
Polimerização por abertura de anel
Ligações cruzadas covalentes - Vulcanização
Polisopreno
Processo de
vulcanização
da borracha
natural
Pontes de enxofre
Ligações cruzadas covalentes - Vulcanização
A curva de vulcanização mostra
um aumento de viscosidade do
material polimérico durante a
reacção de formação das
ligações cruzadas (Crosslinking).
O declive da curva é fortemente
influenciada pela natureza dos
aceleradores e aditivos.
Vulcanização é um processo irreversível bioquímico pelo qual a
borracha natural (quimicamente designada 'poliisopreno') a partir do
látex (um líquido branco leitoso extraído das seringueiras) torna-se
mais resistente e durável por adição de enxofre ou agentes curativos
(substâncias químicas que atuam como agentes de reparação
aumentando o tempo de duração do substrato). O produto assim
formado após a vulcanização é comercialmente conhecido como
"borracha curada" ou mais especificamente de borracha vulcanizada.
Ligações cruzadas Iónicas
Interacções intermoleculares
Interacções entre cadeias de polímero mediadas por iões
Emaranhadas
(Borrachas ou Elastómeros)
Termoendurecido
(ligações covalentes
indeformáveis)
Não funde, mas degrada-se
Termoplástico
(ligações iónicas cruzadas)
Apresenta temperatura de
fusão
Polímeros no estado sólido
Amorfos ou (semi)cristalinos
Polímeros Amorfos
Temperatura de transição vítrea (TV)
Variação do volume específico
temperatura de transição vítrea
Vidro convencional ou de “janela”: silica (SiO2) fundida
à qual se adiciona carbonato de sódio (Na2CO3)
Estado Amorfo
Factores de que depende (TV)
Cadeia mais rígida
Factores de que depende (TV)
Taticidade
Factores de que depende (TV)
Solidos
• Alguns sólidos possuem as suas
partículas ordenadas num arranjo
geométrico - solidos cristalinos
– Sal e diamante
• Outros sólidos possuem partículas
que não se encontram dispostas
regularmente num arranjo
geométrico tridimensional, apenas
possuem ordem a curta distância solidos amorfos
– Plástico e vidros
Pontes de
hidrogénio
Exemplos de
fibras de
carbono
Nomex
Kevlar
Pesos moleculares e
Índice de polidispersão
Pesos Moleculares Médios
Distribuição de pesos moleculares
Fracção
Molar
Fracção
ponderal
Polimerização de adição por via aniónica
Polimerização de adição por via aniónica
Polímeros naturais na vida quotidiana
Camisolas de algodão – umas das formas da celulose
Polímeros naturais na vida quotidiana
Celulose e Amido
As unidades repetitivas
encontram-se com a mesma
orientação
As unidades repetitivas
encontram-se rodadas de 180º
Polímeros naturais na vida quotidiana
Celulose e Amido
Polímeros (aplicações)
Polímeros (aplicações)
Borracha Sintética
Polímeros (aplicações)
Polímeros (aplicações)
Polímeros cristalinos exibem:
1. Maior resistência mecânica
2. Maior opacidade
3. Maior resistência a solventes
4. Maior densidade
Deformação plástica é quando a tensão não é mais proporcional à
deformação ocorrendo então uma deformação não recuperável e
permanente.
A partir de uma perspectiva atómica, a deformação plástica corresponde à
quebra de ligações com os átomos vizinhos originais e em seguida formação de
novas ligações com novos átomos vizinhos, uma vez que um grande número de
átomos ou moléculas se move em relação uns aos outros;
Após a remoção da tensão, eles não retornam às suas posições originais,
diferentemente do que acontece na deformação elástica.
Propriedades mecânicas
Deformação elástica e plástica
Propriedades mecânicas
Deformação de um vidro (sólido não cristalino) e de um metal
Propriedades mecânicas
Elastómeros
Neopreno
Polímeros semi-cristalinos
1. Ligações fortes
2. Cadeias repetitivas
3. Ligações não direccionais
4. Cadeias não ramificadas
Propriedades eléctricas
Uso: Baterias, isolamento anti-estático
Estrutura molecular de alguns polímeros conjugados e
respectiva condutividade eléctrica após dopagem
Displays flexíveis
Polímeros Electroluminescentes
Circuitos e sistemas electrónicos de muito baixo custo, que
podem ser impressos sobre qualquer objecto e colocados em
qualquer lugar
Electrólitos poliméricos
Usos:
Baterias, sensores,
actuadores, células de
combustível (fuel cells)