Polímeros e vidros são materiais sólidos com estrutura desordenada que, ao passar da fase sólida para a fase líquida, não sofrem verdadeira fusão, como os materiais cristalinos, mas sim uma transição de fase chamada de transição vítrea.
Estrutura polimérica
Os polímeros são materiais compostos por macromoléculas. Essas macromoléculas são cadeias compostas pela repetição de uma unidade básica, chamada mero. Daí o nome: poli (muitos) + mero. Os meros estão dispostos um após o outro, como pérolas num colar. Uma macromolécula assume formato muito semelhante ao de um cordão.
A matéria prima que dá origem ao polímero chama-se monómero. Por exemplo no caso do polietileno (PE) é o etileno (ou eteno).
O monómero é obtido geralmente a partir do petróleo ou gás natural, pois é a forma mais barata. É possível obter monómeros a partir da madeira, álcool, carvão e até do CO2, pois todas essas matérias primas são ricas em carbono, átomo principal que constitui os materiais poliméricos, mas torna-se mais dispendioso.
No quadro 1 encontra-se uma representação de um monómero e de um polímero.
A técnica de fabricação essencial na indústria é o processo pelo qual as unidades básicas, os monómeros, são reunidas. Há dois meios comuns de fazer isso, conduzindo a estruturas moleculares intrinsecamente diferentes e, portanto, a propriedades diferentes. A polimerização por adição implica ligar os monômeros juntos numa cadeia, em geral pela aplicação de calor e pressão, na presença de um catalisador. Os monómeros podem ser do mesmo tipo ou de diferentes tipos, como em co-polimerização.
A polimerização por adição forma cadeias articuladas, com vários graus de ramificação. Isto normalmente conduz a materiais flexíveis, cuja rigidez aumenta com o comprimento das cadeias e a quantidade de ramificações. Também produz, geralmente, propriedades "termoplásticas", permitindo que o material seja amolecido sob calor. Os materiais característicos são o polyvinil chloride (PVC) e o polymethyl methacrylate (PMMA ou acrílico).
Polimerização por condensação implica uma reação química entre dois monómeros, levando a uma reconstituição da sua estrutura molecular e à eliminação de um subproduto como a água, com uma estrutura resultante, frequentemente mais interligada do que a produzida pela polimerização de adição.
A interligação cruzada das estruturas poliméricas proporciona grande rigidez, mas com menos capacidade de ser processada por "calor" ou "fusão".
Os termoplásticos, que são produzidos com polimerização por adição ou por condensação, amolecem sob a aplicação de calor.
Os plásticos termoestáveis - "thermosetting" (que se estabilizam pelo calor) - são sempre produzidos com polimerização por condensação, estabilizados e solidificados quando aquecidos, e não podem ser amolecidos de novo sob calor,.
Estrutura Vítrea
Qualquer que seja o tipo de vidro apresenta uma estrutura amorfa ou vítrea, isto é, um estado de matéria que combina a estrutura ordenada dos materiais sólidos cristalinos, com a estrutura desordenada, característica dos líquidos – estado vítreo. Os átomos no vidro, embora apresentem um arranjo desordenado, apresentam uma posição fixa.
O vidro apresenta um comportamento particular durante o arrefecimento. Como se sabe, resulta de um arrefecimento rápido de materiais que foram fundidos, tornando-se rígidos, sem, no entanto, adquirirem uma estrutura sólida cristalina.
Contudo, o processo inverso da fusão é a cristalização, que surge normalmente, por arrefecimento do líquido, à mesma temperatura que ocorre a fusão. Por exemplo, um material que funde a uma temperatura de 1500ºC, cristaliza à mesma temperatura, quando se verifica o arrefecimento do material fundido.
Assim, para que ocorra vitrificação é necessário que o arrefecimento seja de tal forma rápido, que não dê tempo para haver uma reorganização da estrutura atómica dos materiais, requerida pela cristalização.
Estrutura cristalina
A estrutura cristalina de um sólido é a designação dada ao conjunto de propriedades que resultam da forma como estão espacialmente ordenados os átomos ou moléculas que o constituem. Note-se que apenas os sólidos cristalinos exibem esta característica, já que ela é o resultado macroscópico da existência subjacente de uma estrutura ordenada ao nível atómico, replicada no espaço ao longo de distâncias significativas face à dimensão atómica ou molecular, o que é exclusivo dos cristais.
Dado que, de maneira geral, a matéria sólida, se apresenta sob dois estados fundamentais de ordenação: o amorfo e o cristalino, como é óbvio, apenas os sólidos que tenham uma estrutura interna ordenada, os cristalinos, apresentem estrutura cristalina.
As estruturas cristalinas estão presentes em diversos materiais, em que os átomos distribuídos dentro de sua estrutura formam uma rede chamada retículo cristalino. Possuem estruturas cristalinas os sais, metais e a maior parte dos minerais.
As moléculas das estruturas cristalinas podem possuir dois tipos de ligações, as direccionais, em que se incluem as covalentes e dipolo-dipolo e as não-direccionais em que estão as ligações metálica, iónica, Van Der Walls.
As estruturas cristalinas são formadas por células unitárias que são a sua unidade básica, pois constituem o menor conjunto de átomos associados encontrados numa estrutura cristalina.
Há sete tipos de sistemas cristalinos que abrangem as substâncias conhecidas pelo homem:
- Cúbico: em que todos os ângulos são iguais a 90º
- Tetragonal: em que todos os ângulos são iguais a 90º
- Ortorrômbico: em que todos os ângulos são iguais a 90º
- Monoclínico: em que há dois ângulos iguais a 90º e dois ângulos diferentes de 90º
- Triclínico: em que todos ângulos são diferentes e nenhum é igual a 90º
- Hexagonal: em que dois ângulos são iguais a 90º e um ângulo é igual a 120º
- Romboédrico: em que todos os ângulos são iguais, mas diferentes de 90º.
oi gosto muito
ResponderExcluirValeu