Explique por que a densidade de polimeros é menor do que a dos metais. (1,0)

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que a densidade de polímeros é menor do que a densidade de metais. O conteúdo envolve conceito de densidade como massa por volume e diferenças de composição química e arranjo estrutural entre polímeros e metais.

Passo 2

Definimos densidade como a relação entre massa e volume de um material:
rho = mV
Para que um material tenha alta densidade, ele precisa ter átomos relativamente pesados e estar muito compactado, ou seja, com pouco “espaço vazio” entre eles.

Passo 3

Os polímeros são formados basicamente por átomos leves, principalmente carbono e hidrogênio. Já os metais são formados por átomos de elementos com maior massa atômica, como ferro, alumínio, cobre etc. Portanto, se considerarmos volumes iguais de polímero e de metal, o de metal conterá átomos mais pesados, contribuindo para uma massa total maior.

Passo 4

Além da composição, o arranjo estrutural difere muito:
Polímeros são longas cadeias moleculares sustentadas por fortes ligações covalentes ao longo da cadeia, mas as cadeias se mantêm unidas entre si apenas por interações fracas (forças de van der Waals e ligações de hidrogênio). Isso gera espaços livres (voids) no empacotamento entre cadeias, especialmente em materiais amorfos ou semicristalinos.
Metais, por outro lado, apresentam ligações metálicas que permitem alta coordenação entre átomos, formando estruturas cristalinas compactas (cúbica de faces centradas, hexagonal compacta etc.). Esse empacotamento quase máximo reduz os vazios internos, aumentando a massa por volume.

Passo 5

Somando os dois fatores — massa atômica menor dos constituintes dos polímeros e empacotamento menos eficiente das cadeias poliméricas — conclui-se que, para volumes iguais, os polímeros têm massa menor que os metais, ou seja, densidade inferior.

Resposta

A densidade menor dos polímeros decorre do fato de serem formados por átomos leves (C, H) e de suas cadeias se empacotarem com bastante espaço livre, enquanto os metais têm átomos mais pesados e arranjo cristalino muito compacto.

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