Explique:
- a razão dos plásticos serem menos elásticos do que as borrachas?
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que os plásticos (termoplásticos e termofixos comuns) apresentam módulo de elasticidade bem maior e deformação elástica muito menor do que as borrachas (elastômeros). Vamos usar conceitos de estrutura de polímeros, cristalinidade e mecanismos de deformação elástica baseados em entropia.
Passo 2
Primeiro, considere a estrutura molecular dos plásticos:
Eles são formados por longas cadeias poliméricas que frequentemente se organizam em regiões cristalinas (cadeias alinhadas e empacotadas) intercaladas com regiões amorfas. Nessas regiões cristalinas, as cadeias estão muito próximas umas das outras, gerando fortes interações intermoleculares (forças de Van der Waals ou pontes de hidrogênio). Isso confere rigidez e limita a mobilidade das cadeias quando uma força é aplicada.
Eles são formados por longas cadeias poliméricas que frequentemente se organizam em regiões cristalinas (cadeias alinhadas e empacotadas) intercaladas com regiões amorfas. Nessas regiões cristalinas, as cadeias estão muito próximas umas das outras, gerando fortes interações intermoleculares (forças de Van der Waals ou pontes de hidrogênio). Isso confere rigidez e limita a mobilidade das cadeias quando uma força é aplicada.
Passo 3
Agora veja as borrachas (elastômeros):
Suas cadeias poliméricas são geralmente pouco cristalinas e são reticuladas (crosslinks) em pontos espaçados. No repouso, cada cadeia assume uma conformação altamente enrolada e desordenada. Ao aplicar uma força de tração, as cadeias se desenrolam, aumentando seu comprimento médio sem romper ligações covalentes, e ao remover a força elas retornam à conformation original.
Suas cadeias poliméricas são geralmente pouco cristalinas e são reticuladas (crosslinks) em pontos espaçados. No repouso, cada cadeia assume uma conformação altamente enrolada e desordenada. Ao aplicar uma força de tração, as cadeias se desenrolam, aumentando seu comprimento médio sem romper ligações covalentes, e ao remover a força elas retornam à conformation original.
Passo 4
O mecanismo de elasticidade das borrachas é principalmente entrópico:
Em repouso, a máxima desordem (entropia) corresponde às cadeias bem enroladas.
Quando esticamos, reduzimos a entropia das cadeias (elas ficam estendidas), e ao cessar a força o sistema “quer” voltar ao estado de maior entropia, gerando esforço elástico.
Esse efeito entrópico domina a resposta elástica e permite deformações grandes (até centenas de porcento) com retorno quase completo.
Esse efeito entrópico domina a resposta elástica e permite deformações grandes (até centenas de porcento) com retorno quase completo.
Passo 5
Nos plásticos, ao contrário, a elasticidade é energética e limitada:
As fortes interações e regiões cristalinas impedem grande mobilidade de cadeias.
A deformação inicial envolve estiramento das ligações covalentes das cadeias e deslocamento de segmentos entre regiões cristalinas, consumindo energia e levando rapidamente à deformação plástica (permanente).
Não há entropia “extra” para promover retorno fácil após grandes deformações.
Resposta
Os plásticos são menos elásticos porque suas cadeias poliméricas estão parcialmente cristalizadas e têm interações intermoleculares fortes que restringem o movimento e convertem logo a deformação em plastificação. Já as borrachas são redes pouco cristalinas e levemente reticuladas, cuja elasticidade vem da reversível mudança entrópica das cadeias enroladas, permitindo grandes deformações elásticas e recuperação fácil.