Estrutura, propriedades, obtenção e aplicações da baquelite

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Jonah Lester

O baquelite é uma resina polimérica de fenol e formaldeído, cuja definição química exata é a de um hidróxido de polioxibenziletilenoglicol. O surgimento e comercialização desse material marcaram o início da era do plástico; ocupava e fazia parte de inúmeros objetos domésticos, cosméticos, elétricos e até militares.

Seu nome veio de seu inventor: o químico americano nascido na Bélgica, Leo Baekeland, que em 1907 realizou a produção e o aprimoramento desse polímero; e então fundou a General Bakelite Company em 1910. No início, ao modificar as variáveis ​​físicas envolvidas, a baquelite consistia em um sólido esponjoso e quebradiço de pouco valor..

Telefone retro feito com polímero de baquelite. Fonte: Pexels.

Após oito anos de trabalho em laboratório, conseguiu obter uma baquelite bastante sólida e termoestável, com alto valor devido às suas propriedades. Foi assim que a baquelita substituiu outros materiais plásticos de origem natural; o primeiro polímero puramente artificial nasceu.

Hoje, porém, foi substituído por outros plásticos, sendo encontrado principalmente em acessórios ou objetos do século XX. Por exemplo, o telefone na imagem acima é feito de baquelite, assim como muitos objetos de cor preta semelhante a este, ou âmbar ou branco (parecendo marfim na aparência).

Índice do artigo

  • 1 Estrutura da Baquelita
    • 1.1 Treinamento
    • 1.2 Substituições orto e para
    • 1.3 Tridimensionalidade da rede
  • 2 propriedades
  • 3 Obtendo
  • 4 aplicativos
  • 5 referências

Estrutura de baquelite

Treinamento

Formação de uma estrutura do tipo rede tridimensional de polímero de fenol-formaldeído, baquelite. Fonte: MaChe [domínio público].

Definida a baquelite como uma resina polimérica de fenol e formaldeído, ambas as moléculas devem conformar sua estrutura, ligadas covalentemente de alguma forma; caso contrário, este polímero nunca teria manifestado suas propriedades características.

O fenol consiste em um grupo OH ligado diretamente a um anel benzênico; enquanto o formaldeído é uma molécula de O = CHdois ou CHdoisO (imagem superior). O fenol é rico em elétrons, pois OH, embora atraia elétrons para si, também colabora na sua deslocalização pelo anel aromático..

Por ser rico em elétrons, pode ser atacado por um eletrófilo (uma espécie de faminto de elétrons); como por exemplo, a molécula CHdoisOU.

Dependendo se o meio é ácido (H+) ou básico (OH-), o ataque pode ser eletrofílico (o formaldeído ataca o fenol) ou nucleofílico (o fenol ataca o formaldeído). Mas no final, o chdoisO substitui um H de fenol para se tornar um grupo metilol, -CHdoisOH; -CHdoisOhdois+ em meio ácido, ou -CHdoisOU- no meio básico.

Assumindo meio ácido, o -CHdoisOhdois+ ele perde uma molécula de água ao mesmo tempo em que ocorre o ataque eletrofílico de um segundo anel fenólico. Uma ponte de metileno é então formada, -CHdois- (cor azul na imagem).

Substituições orto e para

A ponte de metileno não une dois anéis fenólicos em posições arbitrárias. Se a estrutura for observada, será possível verificar que as ligações estão em posições adjacentes e opostas ao grupo OH; essas são posições orto e para, respectivamente. Portanto, substituições ou ataques de ou para o anel fenólico ocorrem nessas posições..

Tridimensionalidade da rede

Recordando as hibridizações químicas, o carbono das pontes de metileno é sp3; portanto, é um tetraedro que coloca suas ligações fora ou abaixo do mesmo plano. Consequentemente, os anéis não estão no mesmo plano e suas faces têm orientações diferentes no espaço:

Segmento da estrutura tridimensional da baquelita. Fonte: Wikimedia Commons.

Por outro lado, quando as substituições ocorrem apenas nas posições -orto, uma cadeia de polímero é obtida. Mas, à medida que o polímero cresce nas posições -para, uma espécie de malha ou rede tridimensional de anéis fenólicos é estabelecida..

Dependendo das condições do processo, a rede pode adotar uma "morfologia dilatada", indesejável para as propriedades do plástico. Quanto mais compacto for, melhor terá um desempenho como material.

Propriedades

Tomando então a baquelite como uma rede de anéis fenólicos ligados por pontes de metileno, pode-se entender o motivo de suas propriedades. Os principais são mencionados abaixo:

-É um polímero termoendurecível; ou seja, uma vez solidificado, não pode ser moldado pelo efeito do calor, ficando ainda mais endurecido.

-Sua massa molecular média costuma ser muito alta, o que torna as peças de baquelite consideravelmente mais pesadas em comparação com outros plásticos do mesmo tamanho..

-Quando esfregado e sua temperatura sobe, ele exala um odor característico de formaldeído (reconhecimento organoléptico).

-Uma vez moldado, e sendo um plástico termofixo, mantém sua forma e resiste ao efeito corrosivo de certos solventes, aumentos de temperatura e arranhões..

-É um péssimo condutor de calor e eletricidade.

-Emite um som característico quando duas peças de baquelite são golpeadas, o que ajuda a identificá-lo qualitativamente..

-Recentemente sintetizado, possui consistência resinosa e coloração marrom. Ao se solidificar, adquire diferentes tonalidades de marrom, até ficar preto. Dependendo do que é preenchido (amianto, madeira, papel, etc.) pode apresentar cores que variam do branco ao amarelo, marrom ou preto..

Obtendo

Para obter baquelite, primeiro é necessário um reator onde fenol (puro ou de alcatrão de carvão) e uma solução concentrada de formaldeído (37%) são misturados, mantendo uma razão molar fenol / formaldeído igual a 1. A reação começa a polimerização por condensação (porque água, uma pequena molécula) é liberada.

A mistura é então aquecida com agitação e na presença de um catalisador ácido (HCl, ZnCldois, H3PO4, etc.) ou básico (NH3) Obtém-se uma resina castanha à qual se adiciona mais formaldeído e aquece-se a cerca de 150 ° C sob pressão..

Posteriormente, a resina é resfriada e solidificada em um recipiente ou molde, acompanhada além do material de enchimento (já mencionado na seção anterior), o que irá favorecer um determinado tipo de textura e cores desejáveis..

Formulários

Pranchas de madeira de plástico. Fonte: VarunRajendran na Wikipedia em inglês [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

A baquelita é o plástico por excelência da primeira metade e meados do século XX. Telefones, cabines de comando, peças de xadrez, maçanetas de portas de veículos, dominó, bolas de bilhar; qualquer objeto constantemente sujeito a leves impactos ou movimentos são feitos de baquelite.

Por ser um péssimo condutor de calor e eletricidade, foi utilizado como plástico isolante em caixas de circuito, como componente de sistemas elétricos de rádios, lâmpadas, aviões e todo tipo de dispositivos indispensáveis ​​durante as guerras mundiais..

Sua consistência sólida era atraente o suficiente para o design de caixas entalhadas e joias. Em termos de ornamentação, quando a baquelite se mistura com a madeira, a segunda ganha uma textura plástica, com a qual foram feitas pranchas ou tábuas compostas para revestir pisos (imagem de cima) e espaços domésticos..

Referências

  1. Universidade Federico II de Nápoles, Itália. (s.f.). Resinas de fenol-formaldeído. Recuperado de: whatischemistry.unina.it
  2. Isa Mary. (5 de abril de 2018). A arqueologia e a idade da baquelite dos plásticos no lixão de brody. Couve. Recuperado de: campusarch.msu.edu
  3. Grupos da Divisão de Educação Química da Faculdade de Ciências. (2004). A Preparação da Baquelite. Universidade de Purdue. Recuperado de: chemed.chem.purdue.edu
  4. Bakelitegroup 62. (s.f.). Estrutura. Recuperado de: bakelitegroup62.wordpress.com
  5. Wikipedia. (2019). Baquelite. Recuperado de: en.wikipedia.org
  6. Boyd Andy. (2016, 8 de setembro). Leo Baekeland e baquelite. Recuperado de: uh.edu
  7. NYU Tandon. (05 de dezembro de 2017). Luzes, câmera, baquelite! O Escritório de Assuntos Estudantis organiza uma noite de cinema divertida e informativa. Recuperado de: engineering.nyu.edu

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