Introdução à Química/Macromoléculas e polímeros

Macromolécula é uma molécula orgânica de dimensões gigantescas e de elevada massa molecular relativa.

Se a macromolécula for formada por unidades menores repetidas, chamadas de mero, ela constitui um polímero.

A reação de síntese dos polímeros a partir dos monômeros é chamada de polimerização.

Polímeros naturais

Carboidratos

Carboidratos, carbohidratos, hidratos de carbono, glicídios, glícidos, glucídeos, glúcidos, glúcides ou açúcares são substâncias, sintetizadas pelos organismos vivos, de função mista poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona.

Os carboidratos são compostos ternários formados de carbono, hidrogênio e oxigênio em geral, na proporção de um carbono para dois hidrogênio para um oxigênio ou seja: C(H₂O).

Os nomes carboidratos e hidratos de carbono explicam-se pelo fato de serem substâncias constituídas, basicamente de carbono e água. Em alguns casos, podem também apresentar nitrogênio (N) ou enxofre (S) na sua composição.

Quimicamente, os carboidratos são definidos como poli-hidroxi-aldeídos ou poli-hidroxi-cetonas.

• Glicose (C₆H₁₂O₆) - é um poli-hidroxi-aldeído porque possui muitos radicais hidroxila ( -OH) e um radical aldeído ( -CHO).
• Frutose (C₆H₁₂O₆) - é um poli-hidroxi-cetona porque possui muitos radicais hidroxila ( -OH) e um radical cetona ( -CO).

Os carboidratos podem ser classificados em três categorias básicas: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

Monossacarídeos

Os monossacarídeos ou açúcares simples constituem as moléculas dos carboidratos, as quais são relativamente pequenas, solúveis em água e não hidrolisáveis.

Em geral, eles obedecem à fórmula básica dos carboidratos: C_n(H₂O)_n. Assim, de acordo com o valor de n que varia de 3 a 7, temos os seguintes tipos de monossacarídeos:

• Triose: C₃H₆O₃
• Tetrose: C₄H₈O₄
• Pentose: C₅H₁₀O₅
• Hexoses: C₆H₁₂O₆
• Heptoses: C₇H₁₄O₇

Dissacarídeos

Os oligossacarídeos ou açúcares pequenos são carboidratos constituídos de duas a dez moléculas de monossacarídeos. Interessa-nos, aqui, apenas aqueles formados por duas unidades de monossacarídeos, também chamados dissacarídeos.

Dissacarídeos são açúcares duplos constituídos, por ligação glicossídica, de dois monossacarídeos hexoses com desprendimento de uma molécula de água (síntese de desidratação). Dissacarídeos têm moléculas relativamente pequenas, solúveis em água, razão por que interferem, assim como os monossacarídeos no equilíbrio osmótico das células. São também a principal forma de transporte dos carboidratos. Como são constituídos por duas hexoses, têm função energética. Os principais dissacarídeos são a sacarose , a maltose, a lactose e a celobiose.

Polissacarídeos

Os polissacarídeos ou açúcares múltiplos são carboidratos formados pela união de mais de dez moléculas monossacarídeas, constituindo, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses.

Ao contrário dos mono e dos dissacarídeos, os polissacarídeos são insolúveis em água; não alteram, pois, o equilíbrio osmótico das células e se prestam muito bem à função de armazenamento ou reserva nutritiva.

De acordo com a função que exercem os polissacarídeos classificam-se em energéticos e estruturais.

Polissacarídeos energéticos têm função de reserva nutritiva. Os mais importantes são o amido e o glicogênio.

Polissacarídeos estruturais entram na formação de algumas estruturas do corpo dos seres vivos. Os mais importantes são a celulose e a quitina.

Proteínas

Proteína (do grego πρωτεϊνη, primeiro) é uma macromolécula cujos monómeros são alfa-aminoácidos. As proteínas são parte constituinte dos tecidos biológicos e muitas delas funcionam como enzimas. Juntamente com os açucares e lipídios constituem a alimentação básica dos animais. São substâncias sólidas, incolores, coloidais,insolúveis em solventes orgânicos, outros com alguma solubilidade em água, e outros com alguma solubilidade em soluções aquosas diluídas de ácidos, bases ou sais.

As proteínas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada (entre 15.000 e 20.000.000 u) e são sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande número de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas.

São também compostos quaternários de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N), e constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina (R-NH-) e o grupo carboxila (R-CO-), derivados dos aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas.

Existem 20 aminoácidos conhecidos, dos quais 8 são essenciais (essenciais significa que o nosso organismo não é capaz de produzir, por isso temos de os ingerir através dos alimentos para os possuir). Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de "peptideo", estas podem possuir 2 aminoácidos (dipeptídeos), 3 aminoácidos (tripeptídeos), 4 aminoácidos (tetrapeptídeos), e muitos aminoácidos (polipeptídeos). O termo proteína é dado quando na composição do polipeptídeo entram centenas, milhares ou milhões de aminoácidos.

As ligações entre aminoácidos denominam-se por ligações peptidicas e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxila de outro aminoácido e dá-se a perda de uma molécula de água.

Portanto, as proteínas são complexos constituídas por cadeias de aminoácido ligadas por ligações peptídicas. São macromoléculas com, no mínimo centenas de aminoácidos. São polímeros que se originam de uma reação de polimerização de aminoácidos que são os monômeros.

Ácidos Nucleicos

Ácido nucléico é um tipo de composto químico, de elevado peso molecular, que possui ácido fosfórico, açúcares e bases purínicas e pirimidinicas. Ocorrem em todas as células vivas e são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética e por sua tradução que é expressa pela síntese precisa das proteínas. (Ver: DNA e RNA)

Borracha natural

A borracha é o produto primário do cozimento do látex da seringueira. Hoje a borracha sintética pode ser produzida a partir de derivados de petróleo.

O chamado ciclo da borracha é parte influente da história econômica e social do Brasil, notadamente da região da Amazônia na qual, a partir da extração e comercialização da borracha, ocorreu grande expansão na colonização desta região do Brasil, atraindo riqueza e causando transformação cultural e social e grande impulso à cidade de Manaus, até hoje maior centro e capital do estado do Amazonas.

Polímeros sintéticos

Polímeros de adição

São polímeros formados por reações que seguem mecanismos radicalares, essas reações prosseguem em três etapas: uma de iniciação, uma de propagação e uma de terminação. No geral, a etapa de iniciação é realizada por apenas uma reação, onde o iniciador sofre uma quebra homolítica, e as etapas posteriores são compostas por várias reações. Exemplos de polímeros de adição: polietileno, poliestireno, PVC e teflon.

Polímeros de condensação

Os polímeros de condensação são obtidos pela reação de dois monômeros, com a eliminação de uma substância mais simples (como a água, o ácido clorídrico) e, às vezes por rearranjos entre as moléculas dos monômeros.

Como exemplo podemos citar os poliésteres, que são polímeros obtidos pela estratificação entre um poliácido e um poliálcool, repetidas muitas vezes.

Poliéster e poliamida.

Quanto a reciclagem somente plásticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom potencial econômico. Outro problema é o fato de os plásticos reciclados serem encarados como material de segunda classe. A reciclagem não é possível, a alternativa é queimar os plásticos, transformando-os em energia. Porém os que apresentam halogênio, como o PVC e o PTFE, geram gases tóxicos na queima. Para que isso não ocorra esse material deve ser encaminhado para dehalogenação antes da queima.

Implicações ambientais

Os Polímeros atingem o meio ambiente por emissão de gases de efeito estufa e por contaminar os lencóis freaticos.Álem disso,o exesso deles no meio ambiente pode provocar o desencadeamento da cadeia alimentar. Ainda pode acabar com um tipo de espécia chamada álvuruns tepfoluns copbacetim, que elimina alguns gases do efeito estufa.