O que é polimerização?

Polimerização é o nome do processo químico que resulta na formação de macromoléculas (moléculas grandes) denominadas de polímeros, mediante a combinação de moléculas menores, os monômeros.

A reação de polimerização é muito comum na natureza, como podemos verificar em carboidratos (como o amido) e proteínas (como a caseína do leite). Ela também ocorre de forma sintética, já que a grande maioria dos polímeros utilizados pelo ser humano no dia a dia é feito artificialmente.

O primeiro polímero produzido a partir da polimerização sintética foi a baquelite, em 1909, pelo químico belga Leo Hendrik Baekeland.

De uma forma geral, para que um monômero seja combinado com outro (sejam eles iguais ou diferentes) em uma reação de polimerização, é necessária a existência de valência livre (ligação química a ser realizada) em ambos os monômeros.

Essas valências surgem em decorrência da quebra de ligações, por meio da utilização de catalisadores (como o níquel), condições externas como luz e calor, ou pelo próprio fenômeno de ressonância na estrutura (deslocamento dos elétrons).

Na formação do polipropileno (polímero PP), por exemplo, utilizado em utensílios domésticos e brinquedos, a ligação pi (π) existente em cada molécula é rompida da seguinte forma:

Rompimento da ligação pi no propileno

Assim, cada monômero de propileno pode ligar-se a outros dois monômeros de propileno e formar o polímero PP ou polipropileno (o prefixo poli indica diversas unidades monoméricas). A forma mais frequente de representar um polímero dispõe o monômero entre parênteses e, do lado de fora, a letra n, que indica vários monômeros, como podemos observar no caso do polímero PP:

Representação do polímero PP

A reação de polimerização pode ser feita de formas diferentes, conforme veremos a seguir:

a) Reação de polimerização por adição

Nessa polimerização, sempre ocorre a quebra de uma ligação pi no monômero, o que faz surgirem duas valências livres na estrutura, como na formação do polietileno, polímero muito utilizado em embalagens farmacêuticas.

Fórmula estrutural do polímero de adição polietileno

Na polimerização do polietileno, são usadas como monômero moléculas de etileno (eteno), que apresenta uma ligação pi entre os dois átomos de carbono. Quando essa ligação é rompida, surgem duas valências livres, uma em cada átomo de carbono que estava envolvido na ligação pi. Os monômeros unem-se exatamente em cada uma dessas valências, ou seja, a valência de um liga-se à valência do outro, e assim por diante.

Equação de formação do polietileno

b) Reação de polimerização por adição 1,4

Nessa polimerização, os monômeros apresentam duas ligações duplas (uma pi e uma sigma) alternadas, o que favorece o fenômeno da ressonância (alternância de posição dos elétrons pi da ligação pi), como na formação da borracha sintética (polibutadieno)

Fórmula estrutural do polibutadieno

A unidade monomérica desse polímero é o butadieno, o qual apresenta duas ligações duplas alternadas. Com a ressonância, a estrutura passa a ter uma ligação dupla entre os carbonos 2 e 3, e duas valências livres nos carbonos 1 e 4. É justamente nessas valências livres dos carbonos 1 e 4 que os monômeros se combinam.

Ressonância no butadieno

c) Reação de polimerização por condensação ou eliminação

Trata-se de uma reação de polimerização em que, obrigatoriamente, dois monômeros (iguais ou diferentes) perdem simultaneamente átomos ou grupos, resultando em duas valências livres em cada um deles. Dessa forma, há sempre a eliminação de hidrogênio de um monômero, que se une, então, a um halogênio (F, Cl, Br, I), OH, NH₂, ou ao CN do outro monômero.

Assim, na polimerização por eliminação, sempre há a formação de água, ácido halogenado (HCl, HI, HF, HBr), amônia (NH₃) ou ácido cianídrico (HCN), além do polímero. Veja, por exemplo, a representação da formação do poliéster, material utilizado como tecido:

Equação de formação do poliéster

Os monômeros que formam o poliéster são o ácido p-benzenodioico e o etano-1,2-diol. Podemos observar que nessa polimerização ocorre a eliminação de moléculas de água, já que os dois monômeros apresentam duas hidroxilas. Nesse processo, o ácido perde as duas hidroxilas, e o diálcool perde apenas o hidrogênio de suas hidroxilas:

Estrutura do poliéster

Os monômeros do poliéster são unidos pelo oxigênio do álcool e pelo carbono da carboxila do ácido.

Por Me. Diogo Lopes Dias