Co je monomer?

Monomer je opakující se struktura nebo jednotka v rámci typu velké molekuly známé jako polymer. Slovo pochází z řeckého mono znamenajícího jednu a meros významnou část; je to jedna z mnoha podobných částí dlouhého řetězce, který tvoří molekulu. Monomery se spojují a vytvářejí polymery během chemické reakce nazývané polymerizace, kde molekuly spojují dohromady sdílením elektronů v čem, který se nazývá kovalentní vazba. Mohou se také navzájem spojovat a vytvářet menší struktury: dimer se skládá ze dvou monomerů a trimeru, například tří. Polymery se mohou skládat z mnoha tisíců těchto jednotek.

Strukturální vlastnosti polymeru závisí na uspořádání monomerů, z nichž je složen. To může ovlivnit jeho rozpustnost ve vodě, její teplotu tání, chemickou reaktivitu nebo trvanlivost. Dva polymery mohou obsahovat stejné monomerní molekuly, ale díky svému uspořádání mohou mít odlišné vlastnosti.

Lepení

Klíčovým rysem monomerní jednotky je její schopnost navázat se na alespoň dvě další molekuly. Počet molekul, s nimiž je jednotka schopna se spojit, je určen počtem aktivních míst, kde mohou být vytvořeny kovalentní vazby. Pokud se může spojit pouze se dvěma dalšími molekulami, vytvoří se řetězové struktury. Pokud se může spojit s třemi nebo více dalšími monomery, mohou být vyrobeny pokročilejší, trojrozměrné zesítěné polymery. Element uhlíku tvoří základ většiny polymerů, protože je jedním z mála prvků, které se mohou spojit ve čtyřech různých směrech se čtyřmi dalšími atomy.

Proces spojování nutně nezahrnuje dvě monomerní jednotky, které se jednoduše spojí. V mnoha případech každá jednotka ztratí jeden nebo dva atomy, které tvoří další produkt. Například jedna jednotka se může vzdát atomu vodíku a druhá skupina hydroxylu nebo vodíku-kyslíku, aby se vytvořila vazba za vzniku vody (H20) jako vedlejšího produktu. Tento typ polymerace je známý jako kondenzační reakce.

Druhy polymerů

Polymer, který se skládá výhradně z jednoho typu monomerní jednotky, se nazývá homopolymer. Pokud existuje více než jeden typ jednotky, jedná se o kopolymer. Ty mohou být seskupeny do různých kategorií v závislosti na uspořádání jednotek:

• Střídání: dvě různé jednotky se vzájemně střídají, například… ABABAB…
• Periodický: daná sekvence jednotek se opakuje, například ... ABCABCABC…
• Blok: dva nebo více různých homopolymerů jsou spojeny dohromady, například… AAAABBBB…
• Statistické: posloupnost jednotek nemá pevný vzor, ​​ale některé kombinace jsou pravděpodobnější než jiné
• Náhodné: sekvence nemá rozpoznatelný vzor

Přírodní monomery

Jedním z nejčastějších přírodních monomerů je glukóza, jednoduchý uhlohydrát. Může se spojit s jinými molekulami glukózy různými způsoby a vytvořit tak řadu různých polymerů. Celulóza, která se nachází v buněčných stěnách rostlin, sestává z řetězců molekul glukózy až do 10 000 nebo více jednotek dlouhých, což jí dává vláknitou strukturu. V škrobu tvoří glukózové jednotky rozvětvené řetězce. Četné konce větví tvoří body, ve kterých mohou enzymy začít štěpit molekulu, což ji činí lépe stravitelnou než celulóza.

Dalšími příklady jsou aminokyseliny, které se mohou spojit za vzniku proteinů, a nukleotidy, které mohou polymerovat spolu s určitými uhlovodíkovými sloučeninami za vzniku DNA a RNA, molekul, na nichž je založen veškerý známý život. Isopren, uhlovodíková sloučenina nalezená v mnoha rostlinách, může polymerovat na přírodní kaučuk. Elasticita této látky je způsobena skutečností, že jednotky vytvářejí stočené řetězce, které mohou být nataženy a které se po uvolnění stáhnou zpět do stočeného stavu.

Umělé polymery

Bylo vyrobeno mnoho syntetických polymerů a zahrnují každodenní materiály, jako jsou plasty a lepidla. Monomery, ze kterých jsou konstruovány, jsou často přirozeně se vyskytující sloučeniny, ačkoliv mohou být často vyráběny synteticky. Ve většině případů se jedná o uhlovodíky - molekuly obsahující pouze uhlík a vodík.

Jedním příkladem je ethylen (C2H4, jednoduchý uhlovodík, který je produkován rostlinami, ale který je vyráběn ve velkém měřítku z ropy. Může být polymerizován za vzniku polyethylenu - někdy nazývaného polyetylén - nejčastěji používaného plastu. je vyroben převedením dvojné vazby mezi dvěma atomy uhlíku ethylenu na jednoduchou vazbu, přičemž každý z nich je schopen vytvořit další jednoduchou vazbu se sousedním atomem uhlíku a umožněním tvorby dlouhých řetězců. Dalšími příklady jsou propylen a styren, které se používají k výrobě polypropylenu a polystyrenu.