Compare as propriedades mecânicas do PEBD, PVC, PP e PS, e explique as diferenças em função das estruturas de cada polimero.
Polimero
Tensão de
Ruptura |l|c|c|l| hline Polimero & c Tensão de Ruptura $(MPa)$
E (MPa) Estrutura
PEBD 21 276 Amorfo e ramificado
PP 41 1517 Amorfo com grupo lateral de metila
PS 55 3103 Amorfo com grupo lateral de benzeno
PVC 62 4137 Amorfo com grupo lateral de Cl

Passo 1

Beleza, o enunciado pede pra gente comparar as propriedades mecânicas de quatro polímeros (PEBD, PP, PS e PVC) — especificamente tensão de ruptura (em MPa) e módulo de elasticidade E (em MPa) — e explicar por que eles têm esses valores a partir da estrutura de cada um. Essa é matéria de Ciência dos Polímeros, mais precisamente a parte que fala da relação estrutura‐propriedade. Vamos precisar da tabela que já foi dada e dos conceitos de tensão de ruptura, módulo de elasticidade e de como ramificações e grupos laterais influenciam rigidez e forças intermoleculares.

Passo 2

Primeiro: o que é cada coisa?
  • Tensão de ruptura (ou resistência à tração) sigmar: é a máxima tensão que o material suporta antes de quebrar.
  • Módulo de elasticidade E: mede a “rigidez” do material, ou seja, o quanto ele deforma elasticamente quando aplicamos uma força.
Quanto maiores sigmar e E, mais forte e mais rígido é o polímero.

Passo 3

Então, olhando a tabela:
  • PEBD: sigmar=21,MPa, E=276,MPa
  • PP: sigmar=41,MPa, E=1517,MPa
  • PS: sigmar=55,MPa, E=3103,MPa
  • PVC: sigmar=62,MPa, E=4137,MPa
Ordem de resistência ( sigmar) e rigidez ( E), do menor pro maior, é sempre:
PEBD < PP < PS < PVC.

Passo 4

Por que isso acontece? Vamos ver a estrutura:
  1. PEBD (amorfo e bem ramificado)
    • As ramificações atrapalham o “encaixe” das cadeias, geram pouco contato entre elas e quase não têm forças de atração. Por isso é bem flexível (baixo E) e fraco (baixa sigmar).
  2. PP (amorfo com grupo –CH 3)
    • O metila é pequeno, mas já limita a rotação da cadeia e deixa o empacotamento mais organizado que no PEBD. Então cresce a rigidez e a resistência, mas ainda não é super rígido.
  3. PS (amorfo com fenil, grupo –C 6H 5)
    • O anel benzênico é gigante e rígido. Isso impede rotação e aumenta bastante o empacotamento e até as interações pi pi entre anéis. Aí o polímero fica bem mais duro ( E alto) e forte ( sigmar alto).
  4. PVC (amorfo com Cl)
    • O cloro é grande e bem polar, gerando forças dipolo–dipolo fortes entre as cadeias. Além disso, a massa molar “efetiva” sobe, deixando tudo bem justinho. Por isso o PVC é o campeão de rigidez e resistência.

Resposta

A ordem de resistência e rigidez é PEBD < PP < PS < PVC. O motivo principal é que cadeias mais ramificadas (PEBD) têm poucas interações e ficam flexíveis; grupos laterais maiores e/ou polares (metila, fenil, Cl) limitam rotações, melhoram o empacotamento e aumentam as forças intermoleculares, elevando E e sigmar, sendo o PVC o mais rígido e resistente por causa dos fortes dipolos Cl–Cl.

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