Sabe-se que os polímeros em sua maioria são constituídos por átomos de
, onde muitos apresentam a mesma quantidade de átomos sendo diferenciados por sua disposição na estrutura. A partir disso, proponha até três diferentes estruturas, quando possível, para as fórmulas mínimas das unidades repetitivas abaixo indicadas e proponha o nome e abreviação comumente usada para cada um dos polímeros:
C 2 H 2
C 2 H 2
Passo 1
O enunciado pede: a partir da fórmula mínima da unidade repetitiva
, proponha até três estruturas diferentes (quando possível) para a unidade repetitiva de polímeros que tenham essa fórmula e, para cada estrutura, dê o nome do polímero e a abreviação usual.
Informações dadas: a unidade repetitiva tem composição . Não há figura nem outra restrição.
Informações dadas: a unidade repetitiva tem composição
Passo 2
O que significa trabalhar com a “fórmula mínima da unidade repetitiva” e como eu vou gerar estruturas? Vou explicar devagarinho:
- A “fórmula mínima”
só diz quantos átomos de cada elemento aparecem por unidade repetitiva, não diz como eles estão ligados. - Uma “estrutura” especifica a conectividade (ligações simples, duplas, triplas) e a geometria local (por exemplo, cis/trans em duplas).
- Para obter uma estrutura plausível de polímero com unidade
eu preciso desenhar um trecho repetitivo que, ao contar os átomos daquela unidade, resulte em dois carbonos e dois hidrogênios. Vou mostrar como contar isso explicitamente depois, ok?
Antes de desenhar, resumo o critério que vou usar para aceitar uma proposta: cada unidade repetitiva proposta deve, quando isolada, conter
átomos de carbono e
átomos de hidrogênio; e a repetição dessa unidade (com ligação entre unidades) deve formar um polímero quimicamente razoável.
Passo 3
Conceito útil: como escrever a unidade repetitiva em notação de polímero. Um modo comum é escrever a unidade entre colchetes com um índice
: por exemplo
. Isso indica que a unidade
se repete
vezes, e cada unidade contém
carbonos e
hidrogênios (faça a contagem comigo: cada
tem 1 C e 1 H, então dois
dão
C e
H). Essa será a forma básica para a primeira estrutura que eu proponho.
Passo 4
Primeira estrutura proposta (estrutura clássica): poli(acetileno).
- Representação da unidade repetitiva:
. - Contagem explícita dentro da unidade: dois grupos
total carbonos e hidrogênios, ou seja . - O que é isso, como fica na prática? É uma cadeia linear em que os carbonos se conectam por ligações duplas alternadas (cadeia conjugada). Essa estrutura é conhecida na literatura como polyacetylene, nome sistemático aproximado poli(ethene-1,2-diyl) mas o nome usual é “polyacetylene”. A abreviação corrente é
. - Observação prática (útil para prova): essa cadeia admite dois arranjos geométricos ao redor da ligação dupla — cis e trans — que têm propriedades físicas diferentes. Vou separar isso em dois itens (vai virar duas estruturas distintas a seguir).
Passo 5
Segunda estrutura proposta: trans-polyacetylene (uma isomeria geométrica do polímero acima).
- Representação:
com geometria “trans” em torno da ligação dupla (ou seja, os hidrogênios nos carbonos vizinhos ficam em lados opostos do plano da cadeia). - Por que é uma estrutura distinta? Porque a conformação cis/trans muda a forma da cadeia (trans é mais linear e empacota-se diferente), e portanto é considerada uma estrutura diferente do ponto de vista macroscópico e de propriedades físicas.
- Nome comum: trans-polyacetylene. Abreviação:
(ou às vezes especifica-se trans-PA).
Passo 6
Terceira estrutura proposta: cis-polyacetylene (a outra isomeria geométrica).
- Representação:
com geometria “cis” (os hidrogênios nos carbonos adjacentes ficam do mesmo lado). - Novamente a contagem de átomos por unidade não muda:
. - Nome comum: cis-polyacetylene. Abreviação:
(ou cis-PA quando se precisa diferenciar). - Observação: nas provas costuma aparecer a observação de que o mesmo esqueleto
pode dar duas formas geométricas cis/trans; então é importante mencionar ambas.
Passo 7
Comentário didático sobre por que não proponho outras moléculas muito diferentes:
- A fórmula mínima
é bem restritiva. Para manter exatamente dois hidrogênios por dois carbonos em uma unidade repetitiva que se liga a outras unidades, a opção mais óbvia e quimicamente estável é a unidade vinileno . - Outras construções que envolvem triplas ligações (por exemplo o monômero acetileno
) ao polimerizar tipicamente perdem hidrogênios ou formam unidades maiores; formar um polímero regular com unidade exatamente e ligações do tipo internas é menos comum e, quando ocorre, dá polímeros diferentes ou estruturas teóricas (carbyne, polyyne) que não têm a mesma distribuição de hidrogênios por unidade interna ou são instáveis. Por isso, para o propósito da prova e exercícios usuais a resposta esperada é polyacetylene (cis e trans) — e, se pedir um terceiro caso, a forma com segmentos mistos cis/trans (polímero irregular) também é aceitável.
Passo 8
Explicação prática para a prova — como reconhecer rápido:
- Quando vir
como unidade repetitiva, escreva mentalmente “dois carbonos, dois hidrogênios”. Pense em dois grupos ligados: isso sugere . Escreva . Em seguida, comente sobre cis/trans se a questão pedir isômeros ou propriedades. - Se a prova pedir o nome comum, escreva “polyacetylene, PA” e, se pedir isomeria, especifique “cis-PA” ou “trans-PA”. Se pedir até três estruturas, dê: trans-PA, cis-PA e uma forma irregular (mistura cis/trans).