Classificar os compostos como iniciadores radicalar, catiônico e aniônico:
e) \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}

Passo 1

O enunciado pede para classificar o composto dado quanto ao tipo de iniciador de polimerização: radicalar, catiônico ou aniônico. O composto fornecido é \mathrm{H_{2}SO_{4}}. A pergunta é: \mathrm{H_{2}SO_{4}} atua como iniciador radicalar, iniciador catiônico ou iniciador aniônico?

Passo 2

O que significa cada tipo de iniciador (explicação didática e simples):
  • Iniciador radicalar: gera radicais livres ( \cdot especies com elétron desapareado) que atacam uma dupla ligação e iniciam a cadeia por mecanismo radicalar. Exemplos típicos: \mathrm{RO-OR} (peróxidos), \mathrm{AIBN} (azobis-isobutironitrila). Esses iniciadores dão reações por homólise (quebra em dois radicais).
  • Iniciador catiônico: gera espécies eletrófilas (íons positivos, tipicamente \mathrm{H^+} ou complexos Lewis ácidos) que protonam ou ionizam um monómero, formando um carbocátion que propaga a cadeia. Exemplos típicos: ácidos fortes como \mathrm{HCl}, \mathrm{H_2SO_4}, e complexos como \mathrm{BF_3} \cdot \mathrm{OEt_2}.
  • Iniciador aniônico: fornece nucleófilos/ânions (carbanions ou bases fortes) que atacam o monómero formando um ânion carbaniónico que propaga a cadeia. Exemplos típicos: organometálicos como \mathrm{n\!-\!BuLi}, alcóxidos fortes, \mathrm{NaNH_2}.

Passo 3

Propriedades químicas relevantes de \mathrm{H_{2}SO_{4}} (por que importa para a classificação):
  • \mathrm{H_{2}SO_{4}} é um ácido de Brønsted forte (doa prótons facilmente). Em água:
\mathrm{H_{2}SO_{4} + H_{2}O \rightarrow H_{3}O^{+} + HSO_{4}^{-}}
A primeira dissociação é fortemente ácida; a segunda:
\mathrm{HSO_{4}^{-} \rightleftharpoons H^{+} + SO_{4}^{2-}}
é mais fraca, mas a solução de \mathrm{H_{2}SO_{4}} fornece uma concentração significativa de \mathrm{H^{+}}.
  • Como fornece \mathrm{H^{+}}, \mathrm{H_{2}SO_{4}} é um agente que cria espécies eletrofílicas (íons positivos) e pode protonar duplas ligações de monômeros.

Passo 4

Mecanismo simplificado de início catiônico usando um monómero genérico \mathrm{CH_{2}=CHR} (explicação passo a passo de como funciona na prova):
  • Protonação da dupla ligação pelo próton gerado por \mathrm{H_{2}SO_{4}}:
\mathrm{CH_{2}=CHR + H^{+} \rightarrow CH_{3}-\overset{+}{C}HR}
Aqui a dupla ligação aceita \mathrm{H^{+}} formando um carbocátion \mathrm{CH_{3}-\overset{+}{C}HR}. Mostrar o que cada símbolo significa: \mathrm{CH_{2}=CHR} é o monómero com dupla ligação; \mathrm{H^{+}} é o próton fornecido pelo ácido; o produto é um carbocátion (espécie positiva) mostrado com \overset{+}{C}.
  • Propagação: esse carbocátion ataca outra molécula de monómero, transferindo a carga e fazendo a cadeia crescer:
\mathrm{CH_{3}-\overset{+}{C}HR + CH_{2}=CHR \rightarrow CH_{3}-CH(R)-CH_{2}-\overset{+}{C}HR}
Assim, a polimerização segue por via iônica catiônica.

Passo 5

Por que \mathrm{H_{2}SO_{4}} não é iniciador radicalar:
  • Iniciadores radicalares precisam gerar radicais por ruptura homolítica (ex.: \mathrm{RO-OR} \rightarrow 2\,\mathrm{RO\cdot}). \mathrm{H_{2}SO_{4}} não se quebra formando radicais livres sob condições normais — sua ação é ácido-base (iônica), não homolítica. Portanto não inicia polimerização por via radicalar.

Passo 6

Por que \mathrm{H_{2}SO_{4}} não é iniciador aniônico:
  • Iniciadores aniônicos precisam fornecer um nucleófilo/ânion (um doador de elétrons, ex.: \mathrm{R^{-}} de \mathrm{n\!-\!BuLi}) que forme um carbaníon no monómero. \mathrm{H_{2}SO_{4}} é um prótonador (aciaso), não um doador de elétrons; ao invés de gerar ânions nucleófilos que iniciariam uma cadeia aniônica, ele gera cátions. Logo não inicia polimerização aniônica.

Passo 7

Observações práticas rápidas (para lembrar na prova):
  • Se o enunciado mencionar “ácido forte” ou “protonação de doppia ligação” pense imediatamente em iniciação catiônica.
  • Cuidado: ácidos fortes podem também causar reações laterais (sulfonação, desidratação, transferência de cadeia), então em experimentos reais há controle cuidadoso das condições. Mas para fins de classificação simples: ácido forte = iniciador catiônico.

Resposta

Iniciador catiônico.

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