Wat is een monomeer?

Een monomeer is een zich herhalende structuur, of eenheid, in een type groot molecuul dat bekend staat als een polymeer. Het woord komt van het Griekse mono wat één betekent en meros betekent deel; het is een van de vele vergelijkbare delen van een lange keten waaruit het molecuul bestaat. Monomeren binden zich om polymeren te vormen tijdens een chemische reactie die polymerisatie wordt genoemd, waarbij de moleculen aan elkaar worden gekoppeld door elektronen te delen in een zogenaamde covalente binding. Ze kunnen ook met elkaar verbinden om kleinere structuren te vormen: een dimeer bestaat uit twee monomeren en een trimeer, bijvoorbeeld drie. Polymeren kunnen uit vele duizenden van deze eenheden bestaan.

De structurele eigenschappen van een polymeer hangen af ​​van de rangschikking van de monomeren waaruit het is samengesteld. Dit kan de oplosbaarheid in water, het smeltpunt, de chemische reactiviteit of de duurzaamheid beïnvloeden. Twee polymeren kunnen dezelfde monomeermoleculen bevatten, maar vanwege hun rangschikking kunnen ze verschillende eigenschappen hebben.

bonding

Een belangrijk kenmerk van een monomeereenheid is zijn vermogen om te koppelen aan ten minste twee andere moleculen. Het aantal moleculen waarmee een eenheid zich kan verbinden, wordt bepaald door het aantal actieve plaatsen waar de covalente bindingen kunnen worden gevormd. Als het alleen kan samenvoegen met twee andere moleculen, worden kettingachtige structuren gevormd. Als het kan koppelen met drie of meer andere monomeren, kunnen meer geavanceerde, driedimensionale, verknoopte polymeren worden gebouwd. Het element koolstof vormt de basis van de meeste polymeren, omdat het een van de weinige elementen is die in vier verschillende richtingen met vier andere atomen kan binden.

Het bindingsproces omvat niet noodzakelijkerwijs twee monomeereenheden die eenvoudig met elkaar worden verbonden. In veel gevallen verliest elke eenheid een of twee atomen, die een ander product vormen. Eén eenheid kan bijvoorbeeld een waterstofatoom opgeven en de andere een hydroxyl- of waterstof-zuurstofgroep om een ​​binding te vormen, waarbij water (H20) als bijproduct wordt gevormd. Dit type polymerisatie staat bekend als een condensatiereactie.

Soorten polymeer

Een polymeer dat volledig uit één type monomeereenheid bestaat, wordt een homopolymeer genoemd. Als er meer dan één type eenheid is, wordt dit een copolymeer genoemd. Deze kunnen worden gegroepeerd in verschillende categorieën, afhankelijk van hoe de eenheden zijn gerangschikt:

• Afwisselend: twee verschillende eenheden wisselen elkaar af, bijvoorbeeld ... ABABAB ...
• Periodiek: een gegeven reeks eenheden wordt herhaald, bijvoorbeeld ... ABCABCABC ...
• Blok: twee of meer verschillende homopolymeren zijn aan elkaar verbonden, bijvoorbeeld ... AAAABBBB ...
• Statistisch: de volgorde van eenheden heeft geen vast patroon, maar bepaalde combinaties zijn waarschijnlijker dan andere
• Willekeurig: de reeks heeft geen waarneembaar patroon

Natuurlijke monomeren

Een van de meest voorkomende natuurlijke monomeren is glucose, een eenvoudige koolhydraat. Het kan op verschillende manieren samengaan met andere glucosemoleculen om een ​​aantal verschillende polymeren te vormen. Cellulose, gevonden in de celwanden van planten, bestaat uit ketens van glucosemoleculen tot 10.000 of meer eenheden lang, waardoor het een vezelachtige structuur heeft. In zetmeel vormen de glucose-eenheden vertakte ketens. De vele vertakte uiteinden vormen punten waarop enzymen het molecuul kunnen afbreken, waardoor het gemakkelijker verteerbaar is dan cellulose.

Andere voorbeelden zijn aminozuren, die kunnen samenkomen om eiwitten te vormen, en nucleotiden, die samen met bepaalde koolhydraatverbindingen kunnen polymeriseren om DNA en RNA te vormen, de moleculen waarop alle bekende leven is gebaseerd. Isopreen, een koolwaterstofverbinding die in veel planten voorkomt, kan polymeriseren tot natuurlijk rubber. De elasticiteit van deze stof is te wijten aan het feit dat de eenheden opgerolde kettingen vormen die kunnen worden uitgerekt en die bij teruggave in een opgerolde toestand zullen samentrekken.

Kunstmatige polymeren

Veel synthetische polymeren zijn geproduceerd en deze omvatten alledaagse materialen zoals kunststoffen en kleefstoffen. Vaak zijn de monomeren waaruit ze zijn geconstrueerd in de natuur voorkomende verbindingen, hoewel ze vaak synthetisch kunnen worden geproduceerd. In de meeste gevallen zijn deze verbindingen koolwaterstoffen - moleculen die alleen koolstof en waterstof bevatten.

Een voorbeeld is ethyleen (C2H4, een eenvoudige koolwaterstof die wordt geproduceerd door planten, maar die op grote schaal wordt vervaardigd uit aardolie. Het kan worden gepolymeriseerd tot polyethyleen - soms polytheen genoemd - de meest gebruikte kunststof. In essentie , het wordt gemaakt door de dubbele binding tussen de twee koolstofatomen van ethyleen om te zetten in een enkele binding, waardoor elk een andere enkele binding met een aangrenzend koolstofatoom kan vormen en lange ketens kan vormen. Andere voorbeelden zijn propyleen en styreen, dat worden gebruikt om respectievelijk polypropyleen en polystyreen te vervaardigen.