Questão 5

IME 2012

Química

[IME- 2012/2013 - 2ª fase]

O poli(vinil-butiral) ou PVB é produzido a partir do poli(acetato de vinila) ou PVA em duas etapas. Na primeira, ocorre a alcóolise básica do PVA com metanol, gerando um precipitado de poli(álcool vinílico) ou PVAl. Na segunda, o PVAl dissolvido em água quente reage com butanal na presença de ácido sulfúrico, dando origem a um precipitado de PVB, cujo mero (estrutura que se repete) não possui hidroxila livre.

a) Escreva as fórmulas estruturais dos polímeros I e II da rota sintética abaixo.

b) Num processo de bancada, similar ao descrito anteriormente, utilizam-se 174 g de um PVAl que apresenta razão $frac{massa de PVAI}{numero de mols de hidroxila reativa}=58frac{g}{mol}$ . Sabendo-se que 24% das hidroxilas reativas deste PVAl permanecerão inertes, gerando-se assim, em (II), um copolímero de PVAl e PVB, determine a fração mássica de PVB no copolímero formado.

Gabarito:

Resolução:

Na primeira, ocorre a alcóolise básica (ou transesterificação) do PVA com metanol.

(I) =

Na segunda etapa (I) pode ser escrito como:

Assim conseguimos mostrar que é um diol, e o composto pode sofrer reações como tal, ou seja, sofrer adição de carbonila para formar um cetal cíclico. O que pode ser representado de forma simplificada:

(II) =

b)
Cada 58g de PVAI temos 1 mol de OH^-
Em 174g temos x mol de OH^-

$frac{58g_{PVAI}}{174g_{PVAI}} = frac{1; mol_{OH^{-}}}{x}$

$x = 3 ;mol_{OH^{-}}$

O monômero do PVAI:

Poaaui 44g/mol, dessa forma em 174g de polímero temos:

$frac{44g}{174g} = frac{1}{y}$
y = 3,95 repetiçoes do monômero.

Como cada mol do monômero possui 1 mol de hidroxila, os 3 mols de hidroxila reativos não são correspondem ao total de mols do polímero.
Desses 3 mols de hidroxila reativos, 24% (0,72 mol) não reagiram e 76% (2,28 mol) reagiram.
Para formar o monômero do PVB são necesários 2 hidroxilas, com isso, como 2,28 mol reagira, 1,14 mol do monômero do PVB foram formados. 1 mol desse monômero tem massa de 142g/mol.

$frac{1}{1,14} = frac{142}{z}$
z = 161,88 g do monômero são formados.

Como a proporção do monômero do PVB com o butanal e com a água é de 1:1, 1,14 mol reagem com 1,14 mol de butanal e 1,14 mol de água.

Sabendo que a massa molar do butanal e da água são respectivamente 72g/mol e 18g/mol, portanto a massa adicionada ao polímero foi de:
$1,14;mol_{H_2O}cdot 18_{{frac{g}{mol}H_2O}} + 1,14;mol_{butanal}cdot 72_{{frac{g}{mol}butanal}} = 61,6g$

$174+61,56=235,56g$

Temos então a razão
$frac{161,88}{235,56} = 0,687$

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