Sissejuhatus keemia monomeeridesse ja polümeeridesse

Monomeer on teatud tüüpi molekul, millel on võime keemiliselt seostuda pika ahela teiste molekulidega; polümeer on määratlemata arvu monomeeride ahel. Sisuliselt on monomeerid polümeeride ehitusplokid, mis on keerukamat tüüpi molekulid. Monomeerid - korduvad molekulaarsed ühikud - on ühendatud polümeerideks kovalentsete sidemete abil.

Sõna monomeer pärineb mono- (üks) ja -mehe (osa). Monomeerid on väikesed molekulid mis võivad olla korduvalt ühendatud, moodustades keerukamaid molekule, mida nimetatakse polümeerideks. Monomeerid moodustavad polümeere, moodustades keemilisi sidemeid või sidudes neid supramolekulaarselt protsessi kaudu, mida nimetatakse polümerisatsiooniks.

Mõnikord valmistatakse polümeerid seotud monomeeride subühikute rühmadest (kuni mõnikümmend monomeeri), mida nimetatakse oligomeerideks. Oligomeeriks kvalifitseerumiseks peavad molekuli omadused oluliselt muutuma, kui üks või paar alaühikut lisatakse või eemaldatakse. Oligomeeride näideteks on kollageen ja vedel parafiin.

Sellega seotud termin on "monomeerne valk", mis on valk, mis seob end mitme valgu kompleksi moodustamiseks. Monomeerid ei ole ainult polümeeride ehitusplokid, vaid on omaette olulised molekulid, mis ei moodusta tingimata polümeere, kui tingimused pole sobivad.

Monomeeride näideteks on vinüülkloriid (mis polümeriseerub polüvinüülkloriidiks või PVC-ks), glükoos (mis polümeriseerub tärkliseks, tselluloosiks, laminariiniks ja glükaanideks) ja aminohapeteks (mis polümeriseeruvad peptiidideks, polüpeptiidideks ja valgud). Glükoos on kõige rikkalikum looduslik monomeer, mis polümeriseerub glükosiidsidemete moodustamisega.

Sõna polümeer pärineb polü- (palju) ja -mehe (osa). Polümeer võib olla looduslik või sünteetiline makromolekul, mis koosneb väiksema molekuli (monomeeride) korduvatest ühikutest. Kui paljud inimesed kasutavad mõisteid „polümeer” ja „plast” vaheldumisi, on polümeerid palju suurem klass molekulide hulgast, mis sisaldab plasti, lisaks palju muid materjale, näiteks tselluloos, merevaik ja looduslikud materjalid kumm.

Madalama molekulmassiga ühendeid saab eristada monomeersete subühikute arvu järgi. Mõisted dimeer, trimer, tetrameer, pentameer, heksameer, heptameer, oktameer, nonameer, dekameer, dodekameer, eikosameer sisaldavad peegeldavad molekule, mis sisaldavad 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ja 20 monomeeri ühikud.

Polümeeride näideteks on plastikud nagu polüetüleen, silikoonid nagu rumm kitt, biopolümeerid nagu tselluloos ja DNA, looduslikud polümeerid nagu kumm ja šellak ning paljud muud olulised makromolekulid.

Klassid bioloogilised molekulid võib rühmitada nende moodustatavate polümeeride tüüpideks ja alamühikutena toimivateks monomeerideks:

• Lipiidid - polümeerid, mida nimetatakse diglütseriidideks, triglütseriidideks; monomeerid on glütserool ja rasvhapped
• Valgud - polümeere tuntakse polüpeptiididena; monomeerid on aminohapped
• Nukleiinhapped - polümeerid on DNA ja RNA; monomeerid on nukleotiidid, mis koosnevad omakorda lämmastikalusest, pentoosisuhkrust ja fosfaatrühmast
• Süsivesikud - polümeerid on polüsahhariidid ja disahhariidid *; monomeerid on monosahhariidid (lihtsad suhkrud)

* Tehniliselt pole diglütseriidid ja triglütseriidid tõelised polümeerid, kuna need moodustuvad dehüdratsiooni teel väiksemate molekulide süntees, mitte monomeeride otsest aheldust, mis iseloomustab tõelist polümerisatsioon.

Polümerisatsioon on väiksemate monomeeride kovalentsel sidumisel polümeeriga. Polümerisatsiooni käigus kaotatakse monomeeridest keemilised rühmad, nii et need võivad omavahel ühineda. Süsivesikute biopolümeeride puhul on see a dehüdratsioonireaktsioon milles moodustub vesi.

• Cowie, J.M.G. ja Valeria Arrighi. "Polümeerid: kaasaegsete materjalide keemia ja füüsika", 3. ed. Boca Taton: CRC Press, 2007.
• Sperling, Leslie H. "Sissejuhatus füüsikalise polümeeriteaduse juurde", 4. ed. Hoboken, NJ: John Wiley ja pojad, 2006.
• Young, Robert J. ja Peter A. Lovell. "Sissejuhatus polümeeridesse", 3. ed. Boca Raton, LA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011.