Что такое мономер?

Мономер - это повторяющаяся структура или единица в типе большой молекулы, известной как полимер. Слово происходит от греческого моно, означающего единицу, и мероса, означающего часть; это одна из многих похожих частей длинной цепи, составляющей молекулу. Мономеры соединяются вместе, образуя полимеры во время химической реакции, называемой полимеризацией, где молекулы соединяются вместе, делясь электронами в так называемой ковалентной связи. Они также могут связываться друг с другом, образуя меньшие структуры: димер состоит из двух мономеров и тримера, например, трех. Полимеры могут состоять из многих тысяч этих единиц.

Структурные свойства полимера зависят от расположения мономеров, из которых он состоит. Это может повлиять на его растворимость в воде, температуру плавления, химическую реактивность или долговечность. Два полимера могут содержать одинаковые молекулы мономера, но благодаря своему расположению они могут иметь разные свойства.

Склеивание

Ключевой особенностью мономерного звена является его способность связываться по крайней мере с двумя другими молекулами. Количество молекул, с которыми единица может соединиться, определяется количеством активных центров, где могут образовываться ковалентные связи. Если он может соединиться только с двумя другими молекулами, образуются цепочечные структуры. Если он может связываться с тремя или более другими мономерами, могут быть построены более совершенные трехмерные сшитые полимеры. Элементарный углерод составляет основу большинства полимеров, поскольку он является одним из немногих элементов, которые могут связываться в четырех разных направлениях с четырьмя другими атомами.

Процесс связывания не обязательно включает два мономерных звена, просто соединяющихся вместе. Во многих случаях каждая единица теряет один или два атома, которые образуют другой продукт. Например, одна единица может отдавать атом водорода, а другая - гидроксильную или водородно-кислородную группу, чтобы образовать связь, производя воду (H 2 O) в качестве побочного продукта. Этот тип полимеризации известен как реакция конденсации.

Типы Полимера

Полимер, который полностью состоит из одного типа мономерного звена, называется гомополимером. Если существует более одного типа единиц, это называется сополимером. Они могут быть сгруппированы в разные категории, в зависимости от того, как устроены единицы:

  • Чередование: два разных устройства чередуются друг с другом, например, ... ABABAB ...
  • Периодический: данная последовательность единиц повторяется, например,… ABCABCABC…
  • Блок: два или более различных гомополимеров связаны вместе, например,… AAAABBBB…
  • Статистический: последовательность единиц не имеет фиксированного шаблона, но некоторые комбинации более вероятны, чем другие
  • Случайный: последовательность не имеет видимого шаблона

Природные мономеры

Одним из наиболее распространенных природных мономеров является глюкоза, простой углевод. Он может соединяться с другими молекулами глюкозы различными способами с образованием ряда различных полимеров. Целлюлоза, обнаруженная в клеточных стенках растений, состоит из цепочек молекул глюкозы длиной до 10000 и более единиц, придающих ей волокнистую структуру. В крахмале единицы глюкозы образуют разветвленные цепи. Многочисленные концы ветвей образуют точки, в которых ферменты могут начать расщеплять молекулу, делая ее более легко усваиваемой, чем целлюлоза.

Другими примерами являются аминокислоты, которые могут объединяться в белки, и нуклеотиды, которые могут полимеризоваться вместе с определенными углеводными соединениями, образуя ДНК и РНК, молекулы, на которых основана вся известная жизнь. Изопрен, углеводородное соединение, встречающееся во многих растениях, может полимеризоваться в натуральный каучук. Эластичность этого вещества обусловлена ​​тем фактом, что узлы образуют спиральные цепи, которые можно растягивать и которые после освобождения сжимаются обратно в спиральное состояние.

Искусственные полимеры

Было произведено много синтетических полимеров, и они включают повседневные материалы, такие как пластмассы и клеи. Часто мономеры, из которых они построены, представляют собой природные соединения, хотя они часто могут быть получены синтетическим путем. В большинстве случаев эти соединения представляют собой углеводороды - молекулы, содержащие только углерод и водород.

Одним из примеров является этилен (C 2 H 4 , простой углеводород, который производится растениями, но который производится в больших масштабах из нефти. Он может полимеризоваться с образованием полиэтилена - иногда называемого полиэтиленом - наиболее часто используемого пластика. По сути, он получается путем преобразования двойной связи между двумя атомами углерода этилена в одинарную связь, позволяя каждому из них образовать еще одну одинарную связь с соседним атомом углерода и позволяя образовывать длинные цепи. Другими примерами являются пропилен и стирол, которые используются для производства полипропилена и полистирола соответственно.