Polímeros de condensação: formação, tipos e exemplos

Os polímeros de condensação são macromoléculas formadas pela união de monômeros em que cada nova ligação da cadeia libera uma molécula pequena, quase sempre água. É essa eliminação que dá nome à classe e que a separa da outra grande família de polímeros, a dos polímeros de adição, em que nada é eliminado.

Para que a cadeia possa crescer indefinidamente, os monômeros precisam ter dois grupos funcionais reativos, um em cada extremidade da molécula. São moléculas bifuncionais: diácidos, diálcoois, diaminas. Se um monômero tivesse só um grupo reativo, a reação pararia após a primeira ligação e produziria uma molécula pequena, não um polímero.

Essa família reúne materiais muito diferentes entre si — o náilon das meias e dos paraquedas, o PET das garrafas, a baquelite dos cabos de panela, as espumas de poliuretano — e também moléculas produzidas pelos próprios seres vivos, como as proteínas e a celulose.

Neste conteúdo você encontra:

• Como ocorre a reação de condensação
• Poliésteres
• Poliamidas
• Baquelite e os polímeros termofixos
• Poliuretanos
• Polímeros naturais de condensação
  • Proteínas
  • Celulose e amido
• Diferença entre polímeros de condensação e de adição
• Perguntas frequentes
• Exercícios

Como ocorre a reação de condensação

A reação acontece entre grupos funcionais complementares. Um grupo de uma molécula reage com um grupo da outra, os dois se unem e, no processo, átomos de ambos saem juntos na forma de uma molécula pequena. O padrão mais comum é a saída de água, mas também podem ser eliminados ácido clorídrico, amônia ou metanol, conforme os reagentes.

Esquematicamente, com um ácido carboxílico e um álcool:

HOOC − R − COOH + HO − R' − OH → ( OC − R − COO − R' − O )ₙ + H₂O

O grupo hidroxila do álcool e o hidrogênio da hidroxila do ácido saem juntos como água, e o que resta dos dois monômeros fica unido por uma ligação éster. Como cada monômero tem duas pontas reativas, a molécula recém-formada ainda tem um grupo livre em cada extremidade, e o processo se repete até formar uma cadeia longa.

Duas consequências práticas decorrem disso e costumam ser cobradas em prova. A primeira: a unidade repetitiva é mais leve do que a soma dos monômeros, porque parte dos átomos saiu na molécula eliminada. A segunda: o rendimento em massa nunca é de 100%, já que uma fração da matéria-prima vira subproduto. Em ambos os aspectos, a condensação se comporta de modo oposto à polimerização por adição.

Poliésteres

Os poliésteres nascem da reação entre um ácido dicarboxílico e um álcool com duas hidroxilas, um diol. A ligação que une as unidades é a ligação éster, a mesma presente em gorduras e essências, e é dela que vem o nome da classe.

O representante mais conhecido é o PET, ou politereftalato de etileno, obtido a partir do ácido tereftálico e do etilenoglicol. É o plástico das garrafas de refrigerante e de água mineral: transparente, leve, resistente à pressão interna do gás e, por ser termoplástico, reciclável. Boa parte do PET reciclado no Brasil não volta a ser garrafa, e sim fibra têxtil — as mantas, os enchimentos de almofada e os tecidos vendidos como poliéster ou tergal são quimicamente o mesmo material das garrafas, apenas fiado em vez de moldado.

Poliamidas

As poliamidas se formam quando um ácido dicarboxílico reage com uma diamina. A ligação resultante é a ligação amida, feita entre o carbono da carbonila e o nitrogênio do grupo amino, com eliminação de água.

O exemplo clássico é o náilon 6,6, obtido do ácido adípico e da hexametilenodiamina. Os dois números do nome indicam quantos carbonos cada monômero tem: seis e seis. Sintetizado em 1935, foi a primeira fibra totalmente artificial de uso em massa e substituiu a seda em meias e paraquedas. Hoje está em roupas, cordas, escovas e engrenagens plásticas.

Vale um cuidado com o náilon 6, que aparece em muitas listas ao lado do 6,6. Ele tem a mesma ligação amida na cadeia, mas é obtido pela abertura do anel de um único monômero, a caprolactama, e não pela condensação de dois monômeros diferentes com eliminação de água. Chamar os dois indistintamente de polímeros de condensação é uma simplificação comum, e é bom saber onde ela falha.

Outra poliamida importante é o Kevlar, feito com monômeros aromáticos. Os anéis rígidos e as ligações de hidrogênio entre cadeias vizinhas empacotam o material de forma tão ordenada que ele chega a ser mais resistente à tração do que o aço de mesma massa — daí o uso em coletes à prova de balas, capacetes e componentes aeronáuticos.

Baquelite e os polímeros termofixos

A baquelite é obtida pela condensação entre fenol e formaldeído, também com eliminação de água. Sintetizada em 1907, foi o primeiro plástico totalmente sintético da história e abriu o caminho para toda a indústria de polímeros.

O que a distingue dos materiais anteriores é o comportamento diante do calor. A baquelite é um polímero termofixo: depois de moldada e curada, ela não amolece mais — se for muito aquecida, carboniza. A razão é estrutural. O fenol pode reagir em três posições diferentes do anel aromático, e o resultado não é uma cadeia linear, e sim uma rede tridimensional em que todas as cadeias estão amarradas umas às outras por ligações covalentes. Aquecer não desfaz essas ligações e as cadeias não têm como deslizar entre si.

Essa mesma propriedade explica o uso e a limitação do material. Cabos de panela, tomadas, interruptores e peças elétricas aproveitam a resistência ao calor; em contrapartida, um termofixo não pode ser fundido e remoldado, o que o torna muito mais difícil de reciclar do que um termoplástico como o PET.

Poliuretanos

Os poliuretanos resultam da reação entre um diisocianato e um poliálcool, formando a ligação uretana. Conforme a proporção dos reagentes e a presença de agentes expansores, o mesmo tipo de química produz materiais muito diferentes: as espumas de colchões e estofados, o isolante térmico de geladeiras e câmaras frias, solados de calçados, tintas e vernizes de alta resistência.

Polímeros naturais de condensação

A condensação não é uma invenção da indústria. É o mecanismo que os seres vivos usam para construir suas macromoléculas, e reconhecer isso conecta a química orgânica à biologia — uma articulação que o ENEM costuma explorar.

Proteínas

As proteínas são polímeros naturais cujos monômeros são os aminoácidos. Cada aminoácido tem, como exige a condensação, dois grupos funcionais: um grupo amino e um grupo carboxila. O grupo carboxila de um reage com o grupo amino do seguinte, elimina-se uma molécula de água e forma-se a ligação peptídica — que é, quimicamente, uma ligação amida, exatamente a mesma do náilon.

A comparação é instrutiva: náilon e proteína pertencem à mesma classe de ligação química, e a diferença está na variedade dos monômeros. O náilon repete indefinidamente os dois mesmos monômeros; a proteína combina vinte aminoácidos diferentes em sequências específicas, e é essa sequência que determina sua função no organismo.

Celulose e amido

Celulose, amido e glicogênio são polímeros da glicose. As unidades se unem pela ligação glicosídica, formada entre hidroxilas de duas moléculas de glicose com eliminação de água — mais uma condensação.

A celulose é o polímero orgânico mais abundante da Terra, componente da parede celular dos vegetais e matéria-prima do papel e do algodão. O amido é a reserva de energia dos vegetais. Ambos são cadeias de glicose e diferem apenas no tipo de ligação glicosídica, o que muda tudo na prática: os seres humanos possuem enzimas capazes de quebrar a ligação do amido, mas não a da celulose, motivo pelo qual digerimos a batata e não a madeira.

Diferença entre polímeros de condensação e de adição

Monômeros. Na condensação, moléculas bifuncionais, com dois grupos reativos. Na adição, moléculas com ligação dupla entre carbonos.

Subproduto. Na condensação, elimina-se uma molécula pequena a cada ligação, geralmente água. Na adição, nenhum subproduto é liberado.

Massa. Na condensação, a unidade repetitiva é mais leve que a soma dos monômeros. Na adição, ela tem exatamente a mesma massa do monômero.

Exemplos típicos. Condensação: náilon, PET, baquelite, poliuretano, proteínas, celulose. Adição: polietileno, PVC, poliestireno, teflon, borrachas.

Na hora da prova, o teste mais rápido é procurar o subproduto: se a equação mostra água (ou outra molécula pequena) saindo, é condensação. Para o detalhe da outra família, incluindo o mecanismo de abertura da dupla e as borrachas, veja o conteúdo sobre polímeros de adição.

Perguntas frequentes

O que são polímeros de condensação?

Polímeros de condensação são macromoléculas formadas pela união de monômeros bifuncionais, em que cada ligação da cadeia se forma com a eliminação de uma molécula pequena, quase sempre água. Náilon, PET, baquelite e proteínas são exemplos dessa classe.

Por que o náilon é um polímero de condensação?

Porque o náilon 6,6 se forma pela reação entre o ácido adípico e a hexametilenodiamina com eliminação de uma molécula de água a cada ligação amida criada. Cada monômero tem duas pontas reativas, o que permite que a cadeia cresça indefinidamente.

Qual é a diferença entre um polímero termoplástico e um termofixo?

O termoplástico amolece quando aquecido e pode ser fundido e remoldado várias vezes, porque suas cadeias são lineares e deslizam umas sobre as outras. O termofixo, como a baquelite, tem cadeias unidas por ligações cruzadas em uma rede tridimensional e, por isso, não amolece: aquecido em excesso, carboniza.

As proteínas são polímeros de condensação?

Sim. As proteínas são polímeros naturais formados por aminoácidos unidos por ligações peptídicas, que se estabelecem entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino do seguinte com liberação de uma molécula de água. Quimicamente, a ligação peptídica é uma ligação amida, a mesma presente no náilon.

Como identificar se um polímero é de adição ou de condensação?

Observe se há subproduto na equação de formação: se uma molécula pequena como a água é eliminada, o polímero é de condensação; se nada sai da reação, é de adição. Outro indício é o monômero — ligação dupla entre carbonos aponta para adição, enquanto dois grupos funcionais reativos apontam para condensação.

Para treinar a identificação de monômeros e o reconhecimento das ligações éster e amida em questões de vestibular, resolva a lista de exercícios sobre polímeros. Se precisar revisar as funções orgânicas envolvidas — ácidos carboxílicos, álcoois, aminas e amidas — antes de avançar, o conteúdo sobre compostos orgânicos cobre todas elas. E o artigo geral sobre polímeros reúne as duas famílias, os biopolímeros e a discussão sobre materiais biodegradáveis.

Exercícios