Química dos Materiais UNIFESP

1. Considerando as cerâmicas tradicionais e avançadas, exponha as principais diferenças relacionadas com os seguintes temas: matéria prima, tipo de estrutura resultante (morfologia), propriedades e principais aplicações.

As cerâmicas tradicionais são obtidas através de matérias-primas naturais, minerais industriais (<98% de pureza), constituídas basicamente de sílica, argila e feldspato, sua estrutura é não uniforme, porosa, e possuem propriedades estéticas e mecânicas. É aplicada em produtos domésticos, como cerâmica de mesa (pratos, xícaras), cerâmicas de revestimento (pisos e azulejos), cerâmicas sanitárias (vasos sanitários, pias), e também em construções,  devido a sua dureza, refratariedade estrutural, resistência a desgaste e abrasão é utilizado em ferramentas de corte, estatores, lâminas de turbina e mancais.

Já as cerâmicas avançadas são obtidas através de produtos químicos industriais (>98% de pureza), constituídas basicamente de óxidos, carbetos e nitretos, em relação à estrutura, tem suas propriedades  elétrica, magnética, nuclear, ótica, mecânica, térmica, química biológica. É aplicada em trocadores de calor para pacotes eletrônicos, elementos de aquecimento e revestimento para fornos, capacitores, imãs de ferrite, núcleos de transformadores, fios, magnetômetro, materiais para lâmpadas de Na, cabos de fibras óticas, janelas para laser infravermelho, combustível, moderadores de nêutrons, revestimentos em reatores, suporte de catalisador, filtros, sensores de gases, cimentos, próteses estruturais, estatores, laminas de turbina, mancais.

1. A) Faça comparações entre os polímeros termoplásticos e os termofixos em termos de suas características mecânicas ao serem aquecidos e de acordo com suas possíveis estruturas moleculares.

1. Os termoplásticos amolecem quando são aquecidos e depois se liquefazem, endurecendo quando são resfriados, é um processo reversível.  Já os termofixos são permanentemente duros e não amolecem quando aquecidos devido às ligações cruzadas covalentes entre as cadeias. Em temperaturas excessivas o polímero se degrada e as moléculas se destroem, é um processo irreversível.

B) É possível triturar e depois reutilizar o fenol-formaldeído? Justifique sua reposta o porquê sim ou por que não.

B) Não é possível, pois, esse polímero é um termofixo e apresenta-se totalmente reticulado, o que impede a reciclagem. Uma vez triturado, ocorre a degradação das moléculas e seu reuso é impossibilidado.

C) É possível triturar e depois reutilizar o polipropileno? Justifique sua reposta o porquê sim ou por que não.

C) Sim, o polipropileno é um termoplástico e pode ser moldado novamente se aquecido acima de sua temperatura de transição vítrea, apesar de poder haver alterações nas propriedades do polímero.

D) Em termos da estrutura molecular, explique porque o fenol-formaldeído não será um elastômero.

D) O fenol-formaldeído é um polímero termofixo, sua estrutura molecular é reticulada, com alta densidade de ligações cruzadas. Os elastômeros possuem estrutura molecular similar a dos termofixos, porém há menor número de ligações entre os “cordões”, como se fosse reticular, mas com malhas bem mais largas.

3. Responda as questões sobre elastômeros.

1. Durante os meses de inverno, as temperaturas em algumas partes do Alasca podem ser tão baixas quanto – 55 °C. Dentre os elastômeros isopreno natural, estireno- butadieno, acrilonitrila-butadieno, cloropreno e polissiloxano, qual (is) seria (m) adequado (s) para pneus de automóveis sob essas condições? Por quê?

1. Apenas o poli-isopreno natural, o poliestiereno–butadieno e o polissiolaxano possuem faixas de temperaturas úteis que se estendem abaixo de -55oC . Em temperaturas abaixo do limite inferior da faixa de temperaturas útil, os outros elastômeros listados, tornam-se frágeis e, portanto, não são adequados para os pneus de automóveis.

1. Liste as duas características moleculares que são essenciais para os elastômeros.

B) Ligações covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas e baixa energia de interação intermolecular

C) Quais dos materiais a seguir você espera que seja

elastômeros e quais você espera que sejam polímeros

termofixos à temperatura ambiente? Justifique cada

escolha:

C)

1. polietileno linear e altamente cristalino,

Elastômero - é um polímero parcialmente cristalino, flexível

1. fenolformaldeído,

Termofixo – estrutura em rede, ligações cruzadas covalentes entre as cadeias moleculares.

1. poli-isopreno com alto grau de ligações cruzadas e com uma temperatura de transição vítrea de 50°C,

Termofixo - estrutura em rede, ligações cruzadas covalentes entre as cadeias moleculares.

d) Poliisopreno com baixo grau de ligações cruzadas e

com uma temperatura de transição vítrea de –60 °C,  

Elastomero - é um polímero parcialmente cristalino, flexível

e) cloreto de polivinila linear e parcialmente amorfo.

Elastomero - é um polímero parcialmente cristalino, flexível

4. "A implantação de materiais metálicos no corpo humano é hoje mais uma alternativa para restaurar partes danificadas, melhorando a qualidade de vida de vítimas de traumas ou de doenças degenerativas. Essa classe de materiais é denominada biomateriais, os quais podem ser utilizados durante um período indeterminado de tempo, ou não, sendo empregados para tratamento, ampliação ou substituição de quaisquer tecidos, órgãos ou funções corporais, como um todo ou como parte integrante de um sistema." Fonte: A. Klein, M. C. Fredel e P. A. P. Wendhausen. Novos materiais: realidade e tendências de desenvolvimento In Revista Nexus& Instituto Stela . Santa Catarina UFSC, 2001. Considerando que o fragmento de texto acima tem caráter unicamente motivador, redija um texto dissertativo acerca da utilização de materiais metálicos em implantes ortopédicos. Ao elaborar seu texto, aborde, necessariamente, os seguintes aspectos vistos em aula: Tipos e origem de biomateriais; Biocompatibilidade; Classificação de biomateriais. *