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POLÍMERO DE ENTRETENIMENTO
UMA MACROMOLÉCULA BIODEGRADÁVEL
ENTERTAINMENT POLYMER
A BIODEGRADABLE MACROMOLECULE
César Augusto Rocha - [email protected]
Elton de Freitas Silva - [email protected]
Roberta Cristina Carvalho de Souza - [email protected]
Graduandos do UNISALESIANO
Profa. Ms. Elisete Peixoto de Lima - UNISALESIANO - [email protected]
RESUMO
A descoberta dos polímeros revolucionou o cotidiano da humanidade,
possibilitando o desenvolvimento de diferentes tipos de materiais, que
proporcionaram a expansão da produção industrial. O polímero de entretenimento é
uma macromolécula biodegradável, formada após a reação de polimerização. Nesse
processo o ânion borato atua na formação das ligações cruzadas fazendo o
agrupamento dos monômeros para formação do polímero, conhecido e
comercializado no Brasil como Geléca ou Amoeba. Problematiza-se que devido as
características apresentadas, possa ser utilizado como ferramenta para o
desenvolvimento de uma atividade lúdica e interativa, contribuindo para o
desenvolvimento do processo de ensino-aprendizagem de Química. Aplicando-se a
reação de polimerização do poliacetato de vinila como ferramenta facilitadora de
ensino-aprendizagem, contribuindo para o melhor entendimento de conteúdos
teóricos. As discussões e os resultados são apresentados por meio da análise prévia
de cada questão abordada, a metodologia aplicada baseia-se em duas etapas, na
primeira realiza-se a apresentação teórica sobre o processo de polimerização, na
segunda etapa desenvolve-se a atividade experimental aplicando-se os conceitos
teóricos na prática, e finalmente a aplicação do questionário para avaliação do
ensino-aprendizado obtido. Com a aplicação do método de ensino, as aulas
experimentais facilitaram o aprendizado, além de proporcionar o desenvolvimento do
ensino, com a utilização dos conceitos teóricos na prática. Conclui-se que a
abordagem teórico-experimental e a obtenção do próprio produto facilitou o
conhecimento acerca dos polímeros.
Palavras-chave: Química. Química Orgânica. Polímeros. Poliacetato de vinila.
Ligações cruzadas. Monômeros.
Universitári@ - Revista Científica do Unisalesiano – Lins – SP, ano 4., n.9, jul/dez de 2013
ABSTRACT
The Discovery of polymers revolutionized the daily lives of humanity enabling
the development of different types of materials, providing the expansion of industrial
production.The entertainment polymer is a biodegradable macromolecule formed
after the polymerization reaction. In this process, the borate anion acts in the
formation of crosslinkings grouping monomers to polymer formation known and
marketed in Brazil as Geléca or Amoeba.
One discusses that due the characteristics presented, it can be used as a tool
for developing a fun and interactive activity in Chemistry teaching-learning process.
The polymerization reaction of polyvinyl vinyl applied as a facilitating tool in the
teaching-learning process contributes to a better understanding of theoretical
concepts. The discussions and results through prior analysis of each issue
addressed, the methodology is based in two steps: In the first its is performed the
theoretical presentation on the polymerization process and in the second stage, it is
developed the experimental activity applying theoretical concepts in practice, and
finally the questionnaire to evaluate the learning process. The experimental classes
with the implementation of teaching method facilitated learning and provided
development in using theoretical concepts in practice.
It is concluded that, the theoretical and experimental approach and getting the
product itself facilitated the polymer teaching and learning.
Keywords: Chemistry. Organic chemistry. Polymers. Polyvinyl vinyl. Crosslinks.
Monomers._______________._____________________.___________________
INTRODUÇÃO
A descoberta dos polímeros revolucionou o cotidiano da humanidade,
possibilitando o desenvolvimento de diferentes tipos de materiais, como o polietileno,
utilizado na fabricação de garrafas plásticas, brinquedos, sacolas plásticas entre
outros artefatos, possibilitando a expansão da produção industrial, proporcionando o
desenvolvimento de novos materiais com características físicas e químicas
inovadoras, substituindo praticamente tudo o que era fabricado com matérias primas
de origem natural, como o vidro, os metais, a madeira e o algodão.
Polímeros
são
macromoléculas
formadas
pela
união
de
vários
monômeros que se agrupam através das ligações cruzadas e da reação de
polimerização, classificados em polímeros naturais, derivado do refinamento do
petróleo e polímeros sintéticos ou artificiais conhecidos como os plásticos.
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O
polímero
de
entretenimento
é
um
brinquedo
conhecido
e
comercializado no Brasil como geléca ou amoeba, em outras partes do mundo
recebe outras denominações como slime, flubber, pettimoko. Essa substância, por
suas características, apresenta o comportamento de fluido não newtoniano, se
comportando de forma sólida e líquida ao mesmo tempo. Problematiza-se que
devido a essas características de se comportar como sólido e líquido ao mesmo
tempo possam ser utilizados como ferramenta para o desenvolvimento do processo
de ensino aprendizagem de Química.
Acredita-se que o dueto, teoria e prática, possa ser uma alternativa para
melhoria contínua da aprendizagem, na elucidação de uma reação de adição e de
como o ligante cruzado atua no agrupamento dos monômeros, além dos fatores que
interferem na reação de polimerização.
O objetivo deste trabalho é apresentar o mecanismo da reação de
polimerização do poliacetato de vinila, utilizando como ferramenta facilitadora da
aprendizagem uma atividade prática, simples e interativa, para obtenção do
polímero, contribuindo para o melhor entendimento de conteúdos teóricos que
muitas vezes apresentam-se de forma muito abstrata.
No primeiro capítulo, apresenta-se a história, descoberta, evolução
desenvolvimento dos polímeros. Aborda-se também a reciclagem e a reutilização de
alguns tipos de polímeros para preservação do meio ambiente, bem como os
conceitos de monômeros e polímeros, sua estrutura física, suas propriedades, as
ligações cruzadas que ocorrem na reação de polimerização, o processo de transição
vítrea e os principais conceitos teóricos de aprendizado da reação de polimerização.
No segundo capítulo, expõe-se o mecanismo da reação de polimerização,
para a obtenção do poliacetato de vinila, algumas de suas propriedades, a
importância do agente ligante na formação da reticulação e sua vasta aplicabilidade
na área industrial na fabricação de tintas, chicletes, massa corrida, adesivos e colas,
vidros especiais e laminados para veículos, filmes plásticos para alimentos e
cápsulas de remédios e na preparação do polímero de entretenimento.
No terceiro capítulo, disserta-se sobre o polímero de entretenimento, sua
aplicabilidade na área educacional como facilitador do processo de ensino
aprendizagem, suas propriedades de fluído não newtoniano, bem como o estudo do
grau toxicológico dos reagentes e produtos utilizados em sua fabricação.
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No quarto capítulo, apresenta-se os materiais e métodos utilizados no
desenvolvimento das etapas teóricas e práticas, a aplicação do questionário aos
discentes participantes, o procedimento experimental, o teste de dosagem, bem
como uma prévia da análise dos resultados.
No quinto capítulo, as discussões e os resultados são apresentados,
através da tabulação dos dados obtidos, por meio da análise prévia de cada questão
abordada, verificando-se que os procedimentos teóricos e práticos desenvolvidos de
maneira simplificada, abrangente lúdica e interativa.
Conclui-se que a abordagem teórico-experimental, com enfoque investigativo
facilitou a construção do conhecimento acerca dos polímeros com comportamento
de fluido não newtoniano envolvendo os discentes, na obtenção do próprio produto
da sua experiência.
1
HISTÓRIA DOS POLÍMEROS
Na história da humanidade há várias descobertas que mudaram o rumo
do seu desenvolvimento, uma delas ocorreu com o aparecimento do polímero, que
criado de forma acidental, foi ocupando seu espaço, se desenvolvendo e facilitando
a vida das pessoas, devido a sua ampla utilização (SANTOS; MÓL, 2010).
Uma destas descobertas ocorreu com o surgimento dos plásticos, uma
grande invenção que mudou radicalmente o modo de produção das indústrias, que
de certa forma se adaptaram as novas condições de produção, dando o início a uma
nova era, conhecida como a idade dos plásticos (SANTOS; MÓL, 2010).
Antes dessa descoberta, muitos materiais poliméricos, já eram utilizados
desde a antiguidade, como o verniz extraído de uma árvore do gênero Rhus
vernicflua, descoberto pelos chineses 1000 anos antes de Cristo (a.C.), que foi
utilizado como tinta impermeável na pintura de móveis até o ano de 1950, por
apresentar brilho e aumentar a durabilidade do móvel (GORNI, 2003).
De acordo com Gorni (2003), em 79 a.C. ocorreu a descoberta do âmbar,
uma resina termoplástica, extraída das árvores fossilizadas, na costa
Báltico, que foi utilizado para fabricação de peças através da
do Mar
moldagem por
compressão.
No entanto em 1493, Cristovão Colombo em uma de suas viagens, nota que
os nativos se divertiam e brincavam com bolas, feitas com uma goma chamada de
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cauchu, extraída da seringueira Hevea brasiliensis, ele observa que quando tocava o
chão, ela pulava devido a sua elasticidade, esse material foi chamado de borracha
natural (SANTOS; MÓL, 2010).
De acordo com Gorni (2003), em 1839 ocorre a descoberta do processo de
vulcanização da borracha natural, pelo norte americano Charles Goodyear, sendo
que nesse processo adiciona-se enxofre à borracha natural, deixando-a mais
resistente, forte e flexível, possibilitando o uso desse material.
De acordo com Solomons (2009) em 1912, Ostromislensky na Rússia,
descobre e patenteia o processo de polimerização do cloreto de vinila para obtenção
do PVC.
Já em 1927, Otto Rohm, na Alemanha, desenvolve o polimetilmetacrilato
(PMNA), iniciando a sua produção neste mesmo ano. Também conhecido como
acrílico ou plexigas, o polimetilmetacrilato ou polimetacrilato de metila foi obtido
através da reação de polimerização do metacrilato de metila (FONSECA, 2010).
No entanto em 1928, Ziegler ao estudar os princípios da química orgânica e
os fundamentos da análise de polimerização do polietileno e do polipropileno,
descobre que utilizando-se um catalisador a reação ocorre adequadamente (GORNI,
2003).
A partir de 1950, muitos outros polímeros surgiram, como as espumas de
poliuretano (PU), o polietileno linear, o polietileno de alta densidade (PEAD),o
polietileno de baixa densidade (PEBD), o polipropileno (PP), o policarbonato (PC), o
polietileno tereftalato (PET), entre outros polímeros (FONSECA, 2010).
No entanto a partir de 1960, surgiram os polímeros de alta
tecnologia
molecular que foram desenvolvidos a partir da engenharia molecular (GORNI, 2003).
Segundo Santos e Mól (2010) os plásticos chegaram, popularizaram-se e
tomaram conta do mercado, devido a sua acessibilidade e preços baixos.
A utilização das embalagens plásticas obtidas por processos de polimerização
deixou menor o custo do transporte dos produtos, devido ao seu peso inferior
(VOLLHARDT; SCHOORE, 2004).
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2
POLIACETATO DE VINILA (PVA)
Segundo Gauto e Rosa (2011) o PVA é obtido através da reação de
polimerização de adição, na presença de um catalisador e em determinada pressão
e temperatura ambiente.
Nessa reação de polimerização ocorre o agrupamento dos monômeros de acetato
de vinila ou etanoato de vinila, para a formação da macromolécula conhecida como
polímero, que é um termoplástico. A figura 17 apresenta como essa reação acontece
(GAUTO; ROSA, 2011).
Figura 1: Reação de polimerização do acetato de vinila para formação
do PVA.
Acetato de vinila
Monômero
Poliacetato de vinila
(PVA)
Polímero
De acordo com Marques e Borges (2007) nessa reação de polimerização,
uma solução aquosa de tetraborato de sódio (Na2B4O7.10 H2O) é utilizada como
catalisador, atuando como agente ligante, pois quando dissociado em água, formase o ânion borato (B(OH)4-).
O ânion borato atua como ligante cruzado, agrupando as moléculas dos monômeros
da solução aquosa, formando a macromolécula do PVA, que após a reação de
polimerização apresentará características flexíveis e elásticas ao mesmo tempo, pois
as ligações cruzadas que se formaram, estão constantemente se rompendo e se
formando (FONSECA, 2010).
Devido as suas propriedades, tem sido muito utilizado na fabricação de tintas
de parede (do tipo látex), em colas, em adesivos, na fabricação de gomas de
mascar, na produção de polímeros de entretenimento, em alguns colírios
(lubrificante para os olhos), em revestimentos têxteis, entre outros fins (FONSECA,
2010).
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3
O POLIMERO DE ENTRETENIMENTO
Silva e Silva (2003) enfatizam que o polímero de entretenimento é uma
substância flexível, viscosa e elástica que apresenta característica líquida e sólida
ao mesmo tempo, devido as ligações cruzadas ou reticulações que se formam entre
os monômeros, para a formação da macromolécula.
Na fabricação do polímero de entretenimento, utiliza-se o PVA, o tetraborato
de sódio, corantes alimentícios e essências, que é produzido por meio de uma
simples reação de polimerização. Após a fabricação deve ser embalado ou
guardado em recipiente fechado, pois se ficar muito tempo exposto ao ar, quando
não estiver sendo utilizado, pode entrar no estado de transição vítrea se tornando
rígido (PEREIRA, 2009).
As principais utilidades do polímero de entretenimento, para LucK (2004) são
na diversão e nas brincadeiras que ocorrem de forma lúdica e interativa e no
processo educacional de ensino, como facilitador do processo de
ensino-
aprendizado.
4
MATERIAIS E MÉTODOS
A metodologia aplicada neste trabalho baseia-se em duas etapas, na primeira
etapa realizou-se uma apresentação teórica sobre o assunto em questão para os
discentes do IV e VI semestres do Curso de Bacharelado em Química do Centro
Universitário Católico Salesiano “Auxilium” de Lins, na segunda etapa os mesmos
discentes realizaram uma atividade experimental, aplicando-se os conhecimentos
teóricos na prática, para produção do polímero de entretenimento de forma lúdica e
interativa, em seguida aplicou-se um questionário com nove perguntas fechadas de
múltipla escolha e uma questão aberta, para analisar se os procedimentos teóricos e
práticos que foram aplicados facilitam e favorecem o processo de ensinoaprendizado de uma maneira simplificada e abrangente.
Os procedimentos foram realizados em dois dias, para um total de quarenta e
quatro discentes, sendo vinte e oito do VI semestre e dezesseis do IV semestre.
No primeiro dia as atividades teóricas e práticas foram desenvolvidas com a
turma do IV semestre, no segundo dia realizamos o mesmo procedimento com o VI
semestre.
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Na apresentação teórica os conceitos sobre polímeros, foram abordados de
uma maneira compreensível e abrangente, por meio de sua definição de forma
simplificada e através da reação de polimerização utilizando o método explicativo
por meio dos clipes, da corrente ou dos vagões de um trem, como facilitador do
aprendizado do procedimento de obtenção do polímero, durante uma reação de
adição, bem como a divulgação do polímero de entretenimento e sua aplicação no
processo de ensino-aprendizado.
Após a aplicação da teoria sobre os polímeros, os discentes realizam a
atividade experimental, utilizando-se os conceitos teóricos na prática, para a
obtenção do polímero de entretenimento a base de PVA.
Depois da aplicação do procedimento teórico e do desenvolvimento da
atividade experimental, aplicou-se um questionário com nove perguntas fechadas e
uma pergunta aberta, sobre os conceitos que foram abordados na teoria e na
prática, para os discentes responderem.
5
DISCUSSÕES RESULTADOS
Os resultados obtidos por meio do questionário foram tabulados, a partir da
análise prévia de cada questão abordada, a fim de verificar se os procedimentos
teóricos e práticos desenvolvidos de uma maneira simplificada e abrangente
facilitaram o processo de ensino-aprendizado de uma forma lúdica e interativa.
De acordo com a figura 32, foi possível realizar uma avaliação do ensinoaprendizado, durante a realização das atividades teórica e práticas desenvolvidas,
por meio da nota obtida após a aplicação do questionário.
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Figura 2: Realização de atividades experimentais.
Fonte: Elaborada pelos autores.
Segundo os resultados obtidos 55 % dos discentes acertaram 9 questões, 14
% acertaram 10 questões, 11 % acertaram 8 questões, 5 % acertaram 7 questões,
outros 5 % acertaram 6 questões, 4 % acertaram 5 questões, 2 % acertaram 4
questões, outros 2 % acertaram 3 questões e finalmente outros 2 % acertaram
novamente 2 questões.
Considerando-se o total de acertos para análise de aproveitamento no
aprendizado, de oito a dez como uma nota ótima, de cinco a sete como uma nota
boa e de dois a quatro como nota ruim, verificamos que 80 % dos discentes
apresentaram uma nota ótima, comprovando que o desenvolvimento das atividades
teóricas e práticas realmente favoreceram o processo de ensino-aprendizagem, pois
nota-se um aproveitamento além de 50%.
Enquanto que 14 % dos discentes apresentaram uma nota boa, pois só
acertaram somente de 5 a 7 questões.
Já o restante, equivalente a 6 % dos discentes apresentaram uma nota ruim,
pois acertaram somente de duas a quatro questões.
Analisando os resultados obtidos comprovamos que os conceitos trabalhados
na teoria e na prática possibilitaram a melhoria do processo de ensino-aprendizado
de forma simplifica e abrangente.
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CONCLUSÃO
Os polímeros naturais e os sintéticos revolucionaram o cotidiano e o estilo de
vida das sociedades atuais. Os naturais fazem parte da vida do homem desde 1000
anos a.C., e os sintéticos como o polietileno ou “plástico”, como são comumente
conhecidos desde o século XX, facilitando a realização das atividades diárias e hoje
é praticamente impossível imaginar o dia-a-dia sem polímeros, já que estão na
composição
química
dos
vestuários,
utensílios
domésticos
e
industriais,
instrumentos hospitalares, brinquedos, destacando-se entre diversos materiais
desenvolvidos com o avanço tecnológico proporcionando conforto e comodidade.
A ciência de polímeros contribuiu para a transformação radical do
desenvolvimento tecnológico, para o desenvolvimento de novos materiais, além de
poder ser utilizado de forma criativa, como ferramenta facilitadora do processo
ensino aprendizagem acerca das reações de polimerização.
A aprendizagem significativa em Química é essencial como instrumento, para
que se dê o ganho cognitivo buscado em um contexto em que o estudante é agente
ativo da construção de seu saber.
O processo de ensino e aprendizagem em Química não deveria ser
desenvolvido somente de forma teórica, mas na forma prática também, sempre
havendo uma ligação entre a escola e a vida, de forma que estas possam contribuir
para o desenvolvimento de competências e habilidades além da efetiva
aprendizagem dos discentes.
Cabe salientar que a relevância do desenvolvimento de atividades práticas e
lúdicas, como alternativa pedagógica e foco deste trabalho possibilitou constatar de
forma clara e abrangente, a necessidade de se municiar de processos, materiais e
linguagens significativos de aprendizagem, minimizando assim a dificuldade de
compreensão, colaborando para que o discente consiga observar a relevância do
conteúdo estudado e possa atribuir sentido a este, o que incentiva a uma
aprendizagem significativa e, portanto, duradoura.
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REFERÊNCIAS
FONSECA, M. R. M. da. Química: o meio ambiente, cidadania e tecnologia. 1.
Ed.V.3.São Paulo: FTD, 2010. p. 238, 272.
GAUTO, M.; ROSA, R. G. Processos e operações unitárias da indústria química.
Rio de Janeiro: Ciência Moderna LTDA, 2011.
GORNI, A. A. A Evolução dos Materiais Poliméricos ao Longo do Tempo, 2003.
Disponível em: <http://www.gorni.eng.br/hist_pol.html>. Acesso em: 13 nov. 2012.
LUCK, H. Ação integrada, administração, supervisão e orientação educacional.
24. Ed. Rio de Janeiro: Vozes, 2004.
MARQUES, J. A.BORGES, C. P. F. Práticas de química orgânica. Campinas:
Átomo, 2007.
PEREIRA, F. S. G. Polímeros, fundamentos científicos e tecnológicos, 2009.
Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/63577905/ 54924150-polímero>. Acesso
em: 07 jul. 2013.
SILVA, A. L. B. B.; SILVA, E. O. da. Conhecendo materiais poliméricos, 2003.
Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/ 55442446/54924150-polimeros>. Acesso
em: 07 jul. de 2013.
SOLOMONS, T. W. G. Química orgânica. 1. Ed.V.2. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
VOLLHARDT, K. P. C.; SCHORE, N. E. .Química orgânica, estrutura e função. 4.
Ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.
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