Compare as temperaturas de transição vítrea do polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polipropileno e poli[metacrilato de metila]. Explique as diferenças, com base na estrutura da unidade de repetição.
Polímero Faixa de temperatura de transição vítrea \boldsymbol{T}_{\boldsymbol{g}}\left({ }^{\circ} \boldsymbol{C}\right)
Polietileno de alta densidade (PEAD) -110
Polietileno de baixa densidade (PEBD) -90 a -25
Polipropileno (PP) -25 a -20
Poli[metacrilato de metila] (PMMA) 90 a 105

Passo 1

O enunciado pede para comparar as temperaturas de transição vítrea T_g de quatro polímeros (PEAD, PEBD, PP e PMMA) e explicar por que esses valores aumentam seguindo a estrutura da unidade de repetição. O conteúdo envolve entender como ramificações, grupos laterais e interações intermoleculares influenciam a mobilidade das cadeias e, portanto, o T_g.

Passo 2

No caso do polietileno de alta densidade (PEAD), a cadeia é praticamente linear e sem grupos laterais:
\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–}\dots
Essa flexibilidade máxima permite rotações livres em torno das ligações C–C, resultando em T_g\approx -110^\circ C. Já o polietileno de baixa densidade (PEBD) possui ramificações curtas (cadeias laterais de metileno) que diminuem a cristalização e introduzem certo impedimento à rotação. Assim, suas cadeias ficam menos móveis e seu T_g sobe para a faixa -90^\circ C até -25^\circ C.

Passo 3

No polipropileno (PP), há um grupo metila em carbono alternado da cadeia principal:
\text{–CH}_2\text{–CH(CH}_3\text{)–CH}_2\text{–CH(CH}_3\text{)–}\dots
Esse substituinte volumoso aumenta a rigidez local e aumenta as interações de van der Waals entre cadeias. Isso faz o T_g saltar para cerca de -25^\circ C a -20^\circ C.

Passo 4

No poli[metacrilato de metila] (PMMA), a unidade repetitiva é
\text{–CH}_2\text{–C(CH}_3\text{)(COOCH}_3\text{)–}\dots
a cadeia tem grupos laterais grandes e polares -\text{COOCH}_3 que promovem fortes interações dipolo–dipolo e ainda geram grande impedimento estérico. Logo, a mobilidade cai muito e o T_g fica em 90^\circ C a 105^\circ C.

Passo 5

Em resumo, quanto maiores e mais polares os grupos laterais (ou mais ramificações), maior o impedimento à rotação das cadeias e mais fortes as interações intermoleculares, o que eleva o T_g. Assim a ordem de T_g é:
\underbrace{-110^\circ C}_{\text{PEAD}} \;<\;\underbrace{-90\text{ a }-25^\circ C}_{\text{PEBD}} \;<\;\underbrace{-25\text{ a }-20^\circ C}_{\text{PP}} \;\ll\;\underbrace{90\text{ a }105^\circ C}_{\text{PMMA}}.

Resposta

PEAD apresenta o menor T_g pela cadeia linear flexível; PEBD sobe um pouco de T_g por causa das ramificações; PP aumenta ainda mais devido às metilas laterais; e PMMA atinge o maior T_g por ter grupos laterais volumosos e polares que restringem fortemente a mobilidade.

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