モノマーとは？

モノマーは、ポリマーとして知られるタイプの大きな分子内の繰り返し構造またはユニットです。 単語はギリシャ語のモノを意味し、 メロスは部分を意味します。 これは、分子を構成する長い鎖の多くの類似した部分の1つです。 モノマーは、重合と呼ばれる化学反応中に結合してポリマーを形成します。重合とは、共有結合と呼ばれるもので電子を共有することにより分子が結合するものです。 また、互いにリンクしてより小さな構造を形成することもできます。たとえば、ダイマーは2つのモノマーと3つのトリマーで構成されます。 ポリマーは、これらのユニットの何千もの構成することができます。

ポリマーの構造特性は、それを構成するモノマーの配置に依存します。 これは、水への溶解度、融点、化学反応性、または耐久性に影響を与える可能性があります。 2つのポリマーは同じモノマー分子を含むことができますが、それらの配置により、異なる特性を持つことができます。

ボンディング

モノマー単位の重要な特徴は、少なくとも2つの他の分子にリンクできることです。 ユニットがリンクできる分子の数は、共有結合を形成できる活性部位の数によって決まります。 他の2つの分子としか結合できない場合、鎖のような構造が形成されます。 3つ以上の他のモノマーとリンクできる場合は、より高度な3次元の架橋ポリマーを構築できます。 元素炭素は、4つの異なる方向に4つの他の原子と結合できる数少ない元素の1つであるため、ほとんどのポリマーの基礎を形成します。

結合プロセスには、2つのモノマーユニットが単に結合するだけである必要はありません。 多くの場合、各ユニットは1つまたは2つの原子を失い、別の製品を形成します。 例えば、結合を形成するために、1つのユニットが水素原子を放棄し、もう1つのユニットがヒドロキシルまたは水素-酸素基を放棄して、副産物として水（H ₂ O）を生成します。 このタイプの重合は、縮合反応として知られています。

ポリマーの種類

1種類のモノマー単位のみで構成されるポリマーは、ホモポリマーと呼ばれます。 複数のタイプのユニットがある場合、これはコポリマーとして知られています。 これらは、ユニットの配置方法に応じて、異なるカテゴリにグループ化できます。

• 交互：2つの異なるユニットが交互に並んでいます。たとえば、…ABABAB…
• 周期的：指定された単位のシーケンスが繰り返されます。たとえば、…ABCABCABC…
• ブロック：2つ以上の異なるホモポリマーが結合されています。たとえば、…AAAABBBB…
• 統計：ユニットのシーケンスには固定パターンはありませんが、特定の組み合わせは他の組み合わせよりも可能性が高い
• ランダム：シーケンスに識別可能なパターンはありません

天然モノマー

最も一般的な天然モノマーの1つは、単純な炭水化物であるグルコースです。 さまざまな方法で他のグルコース分子と結合して、多くの異なるポリマーを形成できます。 植物の細胞壁に見られるセルロースは、10,000単位以上の長さのグルコース分子の鎖で構成されており、繊維構造を与えています。 デンプンでは、グルコース単位が分岐鎖を形成します。 多数の分岐末端は、酵素が分子の分解を開始できるポイントを形成し、セルロースよりも消化しやすくします。

他の例は、一緒に結合してタンパク質を形成できるアミノ酸、および特定の炭水化物化合物とともに重合してDNAおよびRNAを形成できるヌクレオチドであり、DNAおよびRNAはすべての既知の生命の基になっています。 多くの植物に見られる炭化水素化合物であるイソプレンは、重合して天然ゴムになります。 この物質の弾力性は、ユニットが引き伸ばすことができるコイル状の鎖を形成し、解放されるとコイル状の状態に収縮するという事実によるものです。

人工ポリマー

多くの合成ポリマーが製造されており、プラスチックや接着剤などの日常的な材料が含まれています。 多くの場合、それらを構成するモノマーは天然に存在する化合物ですが、それらはしばしば合成的に生成される場合があります。 ほとんどの場合、これらの化合物は炭化水素、つまり炭素と水素のみを含む分子です。

1つの例は、エチレン（C ₂ H ₄ 、植物によって生成される単純な炭化水素ですが、石油から大規模に製造されます。重合してポリエチレン（ポリエチレンと呼ばれることもあります）を形成できます。 、エチレンの2つの炭素原子間の二重結合を単結合に変換し、それぞれが隣接する炭素原子と別の単結合を形成できるようにし、長鎖を形成できるようにします。それぞれポリプロピレンとポリスチレンの製造に使用されます。