Para cada um dos monômeros abaixo, indique qual(is) iniciadores (radical, catiônico e aniônico) pode ser utilizado para a polimerização por adição.
a) etileno
a) etileno
Passo 1
O enunciado pede: para o monómero etileno, indicar quais iniciadores entre os três tipos — radical, catiônico e aniônico — podem ser usados na polimerização por adição. Informação dada: o monómero é o etileno, cuja fórmula estrutural é
. Não foram dadas outras restrições (temperatura, solvente, catalisadores especiais etc.).
Passo 2
O que significa cada tipo de iniciador (explicação básica e intuitiva).
- Iniciador radicalar: gera um radical livre
que ataca a dupla ligação do monómero, formando um radical no final da cadeia que propaga a reação. Em símbolos, a etapa de iniciação típica é
Radicais não precisam de estabilização muito forte do centro radical; monômeros com ligações C=C simples frequentemente reagem por radical.
- Iniciador catiônico: fornece um ácido forte ou um agente que gera um carbocátion
no monómero; a propagação ocorre por adição nucleofílica ao carbocátion terminal. Exemplo genérico de iniciação:
onde o carbocátion precisa ser relativamente estável (ter estabilização por ressonância ou por grupos doadores).
- Iniciador aniônico: fornece um nucleófilo (ex.:
ou ) que adiciona à dupla ligação gerando um carbaníon que propaga:
Para que isso funcione bem, o carbaníon precisa ser estabilizado (por exemplo por grupos retiradores de elétrons conjugados com a dupla).
Passo 3
Que características do monómero determinam qual mecanismo funciona?
- Para catiônica: o monómero deve poder formar um carbocátion relativamente estável ao ser protonado/ativado — por exemplo, monômeros com substituintes que doam elétrons ou com ressonância (ex.: isobutileno, estireno em condições apropriadas). Carbocations primários são muito instáveis e dificultam a polimerização catiônica.
- Para aniônica: o monómero deve formar/estabilizar um carbaníon — tipicamente necessário ter grupos retiradores de elétrons conjugados com a dupla (ex.: acrilatos, acrilonitrila, estireno tem alguma habilidade graças à ressonância).
- Para radicalar: o mecanismo tolera centros menos estabilizados; muitos alcenos simples podem sofrer polimerização radicalar, desde que condições de energia/pressão/temperatura permitam a formação e propagação dos radicais.
Passo 4
Aplicando isso ao etileno
: análise detalhada.
- Se tentar cationizar
(ex.: por protonação), obtém-se um carbocátion primário do tipo na cadeia iniciadora. Um carbocátion primário é muito instável (não há estabilização por ressonância nem por grupos doadores). Isso torna a polimerização catiônica de etileno impraticável sob condições normais. Conclusão provisória: catiônico — não adequado. - Se tentar iniciar aniônicamente, a adição de um nucleófilo a
geraria um carbaníon primário ou análogo, que também é muito instável sem estabilização por grupos retiradores. Portanto, etileno não favorece polimerização aniônica. Conclusão provisória: aniônico — não adequado. - Para radicalar: um radical
adiciona à dupla de etileno formando um radical na extremidade da cadeia . Embora esse radical seja relativamente simples (radical secundário/primário dependendo do iniciador), radicalar é um mecanismo que funciona para muitos alcenos simples. De fato, comercialmente a polimerização de etileno é feita por vários métodos, dentre eles a polimerização radicalar em alta pressão e, mais comum industrialmente para produzir polietileno de alta qualidade, por polimerização por coordenação (Ziegler–Natta ou catalisadores de metal) — mas a presença de polimerização radicalar comprova que iniciadores radicalares podem ser usados. Conclusão provisória: radical — adequado.
Passo 5
Exemplificação comparativa (para fixar a ideia).
- Compare com
(isobutileno): este monómero dá carbocations relativamente estáveis (terciário) e é excelente para catiônica. Já (acrilonitrila) tem o grupo retirador que estabiliza um carbaníon, sendo adequado para aniônica. - Etileno
não tem esses grupos estabilizadores, por isso radicalar é o caminho natural (ou coordenação com metais), mas não catiônico/aniônico.
Passo 6
Resumo final e observações práticas rápidas (motivação para a prova).
- Regra prática para a prova: se o monómero forma um carbocátion relativamente estável → catiônico; se forma um carbaníon estabilizado por grupos retiradores → aniônico; caso contrário, radicalar costuma ser possível para alcenos simples como etileno. Anote também que existem outros métodos (coordenação metálica) que são importantes industrialmente, mas não fazem parte das três opções pedidas.
Resposta
Radical: sim.
Catiônico: não.
Aniônico: não.
Catiônico: não.
Aniônico: não.