Johdatus monomeereihin ja polymeereihin kemiassa

Monomeeri on tyyppinen molekyyli, jolla on kyky sitoutua kemiallisesti muiden pitkäketjuisten molekyylien kanssa; polymeeri on määrittelemättömän määrän monomeerien ketju. Pohjimmiltaan, monomeerit ovat rakennuspalikoita polymeerejä, jotka ovat monimutkaisempia molekyylejä. Monomeerit - toistuvat molekyyliyksiköt - yhdistetään polymeereiksi kovalenttisilla sidoksilla.

Sana monomeeri tulee mono- (yksi) ja -meerisia (osa). Monomeerit ovat pieniä molekyylit jotka voidaan yhdistää toistuvasti muodostaen monimutkaisempia molekyylejä, joita kutsutaan polymeereiksi. Monomeerit muodostavat polymeerejä muodostamalla kemiallisia sidoksia tai sitoutumalla supramolekulaarisesti prosessin avulla, jota kutsutaan polymeroitumiseksi.

Joskus polymeerit valmistetaan sitoutuneista monomeerien alayksiköiden ryhmistä (jopa muutamaan kymmeneen monomeeriä), joita kutsutaan oligomeereiksi. Oligomeeriksi katsomiseksi molekyylin ominaisuuksien on muututtava merkittävästi, jos yksi tai muutama alayksikkö lisätään tai poistetaan. Esimerkkejä oligomeereistä ovat kollageeni ja nestemäinen parafiini.

Aiheeseen liittyvä termi on "monomeerinen proteiini", joka on proteiini, joka sitoutuu moniproteiinikompleksin muodostamiseksi. Monomeerit eivät ole vain rakennuspalikoita polymeerejä, vaan ovat tärkeitä molekyylejä itsessään, jotka eivät välttämättä muodosta polymeerejä, elleivät olosuhteet ole oikeat.

Esimerkkejä monomeereistä ovat vinyylikloridi (joka polymeroituu polyvinyylikloridiksi tai PVC: ksi), glukoosi (joka polymeroituu tärkkelykseksi, selluloosaksi, laminariiniksi ja glukaaneiksi) ja aminohapoiksi (jotka polymeroituvat peptideiksi, polypeptideiksi ja proteiinit). Glukoosi on yleisin luonnollinen monomeeri, joka polymeroituu muodostamalla glykosidisia sidoksia.

Sana polymeeri tulee poly (monta) ja -meerisia (osa). Polymeeri voi olla luonnollinen tai synteettinen makromolekyyli, joka koostuu pienemmän molekyylin (monomeerien) toistuvista yksiköistä. Vaikka monet ihmiset käyttävät termiä ”polymeeri” ja ”muovi” keskenään, polymeerit ovat paljon suurempi luokka molekyylien joukkoon, joka sisältää muoveja, sekä monia muita materiaaleja, kuten selluloosaa, keltaista ja luonnollista kumi.

Pienemmän moolimassan yhdisteet voidaan erottaa niiden sisältämien monomeeristen alayksiköiden lukumäärästä. Termit dimeri, trimeeri, tetrameeri, pentameeri, heksameeri, heptameeri, oktameeri, nonameeri, dekameeri, dodekameeri, eikosameeri heijastavat molekyylejä, jotka sisältävät 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ja 20 monomeeriyksiköt.

Esimerkkejä polymeereistä ovat muovit, kuten polyeteeni, silikonit, kuten typerä kitti, biopolymeerit kuten selluloosa ja DNA, luonnolliset polymeerit, kuten kumi ja sellakka, ja monet muut tärkeät makromolekyylejä.

Luokka biologiset molekyylit voidaan ryhmitellä niiden muodostamiin polymeerityyppeihin ja alayksiköinä toimiviin monomeereihin:

• lipidejä - polymeerit, joita kutsutaan diglyserideiksi, triglyserideiksi; monomeerit ovat glyseroli ja rasvahapot
• proteiinit - polymeerit tunnetaan polypeptideinä; monomeerit ovat aminohappoja
• Nukleiinihapot - polymeerit ovat DNA ja RNA; monomeerit ovat nukleotidejä, jotka puolestaan ​​koostuvat typpipohjaisesta emäksestä, pentoosisokeri- ja fosfaattiryhmästä
• hiilihydraatit - polymeerit ovat polysakkarideja ja disakkarideja *; monomeerit ovat monosakkarideja (yksinkertaisia ​​sokereita)

* Teknisesti diglyseridit ja triglyseridit eivät ole todellisia polymeerejä, koska ne muodostuvat kuivumisen kautta pienten molekyylien synteesi, ei totta karakterisoivien monomeerien päästä päähän -yhteyksistä polymeroinnissa.

Polymerointi on prosessi, jolla pienemmät monomeerit sidotaan kovalenttisesti polymeeriin. Polymeroinnin aikana kemialliset ryhmät menetetään monomeereistä, jotta ne voivat liittyä toisiinsa. Hiilihydraattien biopolymeerien tapauksessa tämä on a kuivumisreaktio johon muodostuu vettä.

• Cowie, J.M.G. ja Valeria Arrighi. "Polymeerit: nykyaikaisten materiaalien kemia ja fysiikka", 3. painos. Boca Taton: CRC Press, 2007.
• Sperling, Leslie H. "Johdanto fysikaaliseen polymeeritieteeseen", 4. painos. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.
• Young, Robert J. ja Peter A. Lovell. "Johdanto polymeereihin", 3. painos. Boca Raton, LA: CRC Press, Taylor & Francis -ryhmä, 2011.