Exercícios: Polimerização por adição

O eteno ($\mathrm{CH_2=CH_2}$) é a matéria-prima fundamental para a produção industrial de polietileno por polimerização por adição radicalar ou catalítica.

1. a) Escreva a equação química geral do processo de polimerização utilizando a notação com colchetes para a unidade repetitiva e indicando o significado do subscrito $n$.
2. b) Justifique por que a massa molecular da unidade de repetição coincide exatamente com a do monômero de partida, explicando se este tipo de polimerização gera algum subproduto, como água ou cloreto de hidrogênio.

O cloroeteno (comumente denominado cloreto de vinila) polimeriza, dando origem ao poli(cloreto de vinila) (PVC), um material de grande relevância técnica em tubulações e perfis.

1. a) Escreva, por meio de fórmulas estruturais condensadas, a molécula de cloroeteno e a unidade de repetição do poli(cloreto de vinila).
2. b) Analise se a presença do substituinte cloro na cadeia carbônica afeta a massa molecular da unidade em relação ao monômero e explique por que não se deve generalizar que todos os polímeros vinílicos possuem idêntica flexibilidade ou rigidez mecânica à temperatura ambiente.

O politetrafluoroeteno (PTFE) é um polímero de adição conhecido por sua extraordinária inércia química e antiaderência.

1. a) Escreva a fórmula do monômero tetrafluoroeteno e da unidade constituinte de repetição do politetrafluoroeteno.
2. b) Indique, de forma fundamentada, se a ligação presente no monômero que permite a polimerização se mantém no polímero resultante e justifique por que os átomos de flúor conferem grande estabilidade química frente a ácidos e oxidantes fortes sem que isso implique necessariamente alta dureza mecânica.

Na caracterização estrutural de polímeros sintéticos lineares, é fundamental correlacionar a sequência de átomos da cadeia com o monômero do qual procede. A seguir, ilustra-se um fragmento representativo de uma cadeia linear de polietileno sem ramificações

1. a) A partir do fragmento observado, identifique e desenhe a fórmula estrutural condensada da unidade de repetição correspondente à incorporação de uma molécula de eteno e a do monômero precursor correspondente.
2. b) Se um lote industrial desse polímero apresenta massa molar média de $M = 84\,150\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, calcule o grau de polimerização médio $n$, justificando a aproximação de desprezar a massa dos grupos terminais.

Dados: massas molares atômicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Você pode fazê-lo em papel e enviar uma foto com sua resposta.

O polipropileno é obtido industrialmente por adição sucessiva de propeno utilizando catalisadores estereoespecíficos de Ziegler-Natta.

1. a) Escreva a reação de polimerização do propeno mostrando a fórmula estrutural condensada do monômero e a da unidade de repetição do polipropileno.
2. b) Um polipropileno comercial isotático possui grau de polimerização médio $n = 3\,500$. Determine a massa molar média do polímero desprezando os grupos terminais. Se, em um modelo de balanço de massas, as duas extremidades de uma cadeia com esse mesmo número de unidades fossem grupos fenila ligados ($\mathrm{-C_6H_5}$, massa molar $77{,}10\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$ cada um), calcule o erro percentual que se cometeria ao omitir esses grupos terminais na massa molar calculada.

Dados: Massas molares atômicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Analisa-se uma amostra de policloroeteno (PVC) em um laboratório de controle de qualidade.

1. a) Se a massa molar média determinada experimentalmente para a amostra é de $175\,000\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, calcule o grau de polimerização médio $n$, desprezando as extremidades de cadeia.
2. b) Determine a porcentagem teórica em massa de cloro na unidade de repetição do PVC puro. Se a análise elementar do lote revela uma porcentagem real de cloro de $54{,}50\,\%$, raciocine se esse único dado permite distinguir entre degradação com perda de cloreto de hidrogênio e presença de unidades derivadas de eteno na cadeia, e proponha um teste adicional para diferenciá-las.

Dados: Massas molares atômicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{Cl}) = 35{,}45\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

O copolímero ETFE é sintetizado por polimerização por adição conjunta de eteno ($\mathrm{CH_2=CH_2}$) e tetrafluoroeteno ($\mathrm{CF_2=CF_2}$) sem perda de matéria. Uma amostra pura desse material apresenta massa molar média de $180\,000\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$ e teor de flúor de $59{,}34\,\%$ em massa.

1. a) Calcule a fração molar de tetrafluoroeteno e de eteno no copolímero.
2. b) Calcule o número médio total de unidades monoméricas que formam cada macromolécula e indique a massa de eteno consumida teoricamente para produzir $250\text{ kg}$ desse copolímero.

Dados: Massas molares atômicas: $M(\mathrm{C}) = 12{,}01\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1{,}008\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{F}) = 19{,}00\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.