Brincando com Hidrogéis

Experimento adaptado da Aluna: Jéssica Santos (Licenciatura em Ciências Exatas, 2012)

Objetivos do experimento

● Observar o comportamento de polímeros na presença de água e sal de

cozinha;

● Diferenciar os diferentes tipos de polímeros.

Conceitos introdutórios

A palavra polímero vem do grego, poli (muitos) e mero (partes), portanto polímero é uma macromolécula composta por muitas unidades que estão ligadas entre si. Para produzir um polímero são necessários vários monômeros , que são estruturas capazes de se ligarem uma às outras por ligações covalentes e formar cadeias longas (CANEVAROLO, 2006).

Os hidrogeis são polímeros superabsorventes que possuem estruturas tridimensionais com ligações cruzadas, são hidrofílicos e devido a essa característica absorvem grande quantidade de água ou soluções aquosas quando em contato com estas (Figura 1). Os polímeros em sua forma não reticulada podem ser solúveis em água. Nos geis a forte interação intermolecular entre as cadeias impede a formação de uma

cadeia polimérica verdadeira. Assim, os hidrogeis se expandem em água sem se dissolver, com seu volume de expansão diretamente ligado ao grau de reticulação e ao entrelaçamento das cadeias.

Figura 1. Rede tridimensional retendo H2O dentro da estrutura.

Fonte. (Yasuda, 2002, p. 8).

A maioria dos hidrogeis são polímeros de ácidos carboxílicos que se ionizam com facilidade com a água.Os polímeros de ácido carboxílico são polares e não se dissolvem em água, porém se ionizam com a mesma. Esse fenômeno faz com que haja uma diferença de cargas entre a água e a cadeia polimérica. Os polímeros carregados negativamente se repelem causando a expansão das cadeias e o aumento do volume do hidrogel. Além disso, as moléculas de água que são polares são atraídas pelas cargas negativas do polímero, resultando numa mistura mais viscosa, com aspecto gelatinoso e mais resistente ao fluxo de moléculas de solventes em torno dele.

Após a adição de sal (NaCl), o hidrogel começa a perder sua forma gelatinosa sólida e passa para o estado líquido. O polímero de hidrogel fica em equilíbrio com a água que o envolve e esse equilíbrio pode ser perturbado com o aumento da força iônica. Com a adição de NaCl, que é um composto iônico, o equilíbrio é perturbado.

O que ocorre é que os íons positivos de Na+ irão neutralizar as cargas negativas do polímero, fazendo com que ele passe a ser líquido.Os hidrogeis são bastante usados em fraldas, curativos, lente de contato, dentre outros e podem ser naturais como a quitosana, o colágeno, o ácido hialurônico ou sintéticos polietilenoglicol (PEG), o ácido poliláctico (PLA) e o ácido poliglicólico (PGA).

Materiais e reagentes utilizados

- 2 a 4 Espátulas de gel de cabelo;

- 2 Fraldas;

- 1 Vidro relógio médio;

- 1 Espátula ou colher;

- 1 Béquer de 500 mL;

- 1 Proveta de 10 mL e 100 mL;

- Água destilada.

Procedimento experimental

Para o gel de cabelo:

● Adicionar 2 espátulas de gel de cabelo na superfície do vidro relógio e espalhar.

● Em seguida adicionar uma pitada de sal de cozinha em cima do gel de cabelo.

● Observar o que ocorreu (Figura 2).

Para a fralda:

● Abrir a fralda de forma que se obtenha acesso aos grânulos que absorvem a urina. Isso pode ser feito retirando a parte plástica ao redor da fralda e em seguida retirando o algodão, com CUIDADO, pois os grânulos são bem pequenos e pegajosos.

● Em seguida colocar os grânulos na proveta de 10 mL e medir o seu volume.

● Transferir os grânulos para o béquer e adicionar 100 mL de água destilada.

● Após observar o fenômeno, adicionar uma ponta de espátula de sal no béquer que contém o hidrogel (Figura 3).

Figura 2. Fotos do experimento com o gel de cabelo. 1) Gel colocado no vidro relógio. 2) Adição do NaCl. 3) Gel mudando de estado físico para líquido.

Figura 5. Fotos experimento com hidrogel. 1) Fralda. 2) Hidrogel presente na fralda. 3) Hidrogel quando em contato com a água. 4) Adição do NaCl. 5) Hidrogel líquido.

Questões para discussão

1. O que são polímeros?

2. Como funciona a absorção de água pelo hidrogel a nível molecular?

3. Por que o gel dissolveu na presença de cloreto de sódio (NaCl)?

4. Qual a função do polímero superabsorvente na fralda descartável?

5. Se realizarmos o experimento com vários tipos de água mineral existentes em nosso mercado, teremos o mesmo resultado? Por quê?