MONOMERI: KARAKTERISTIKE, VRSTE I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Su monomeri su male molekule, ili jednostavni koji predstavljaju osnovnu ili bitnu strukturnu veći ili složene molekule nazvane polimera. Monomer je riječ grčkog podrijetla koja znači mono, jedan i puki dio.

Kako se jedan monom spoji s drugim, nastaje dimer. Kad se ovaj zauzvrat spoji s drugim monomerom, on tvori trimer i tako dalje sve dok ne formira kratke lance nazvane oligomeri, ili dulje lance koji se nazivaju polimeri.

Izvor: Ardonik putem Flickr-a

Monomeri se vežu ili polimeriziraju formirajući kemijske veze dijeljenjem parova elektrona; to jest, objedinjuju ih veze kovalentnog tipa.

Na gornjoj slici kocke predstavljaju monomere povezane dvama licima (dvije veze) da bi se stvorio naslonjeni toranj.

Ova zajednica monomera poznata je kao polimerizacija. Monomeri istog ili različitog tipa mogu se spojiti, a broj kovalentnih veza koje mogu uspostaviti s drugom molekulom odredit će strukturu polimera koji formiraju (linearni lanci, nagnuti ili trodimenzionalne strukture).

Polistirenska molekula. Primjer monomera (crveni pravokutnik)

Postoji velika raznolikost monomera, među kojima su oni prirodnog podrijetla. Oni pripadaju i dizajniraju organske molekule zvane biomolekule, prisutne u strukturi živih bića.

Na primjer, aminokiseline koje čine proteine; monosaharidne jedinice ugljikohidrata; i mononukleotidi koji čine nukleinske kiseline. Postoje i sintetički monomeri, koji omogućuju proizvodnju nebrojenih različitih inertnih polimernih proizvoda, poput boja i plastike.

Mogu se spomenuti dva od tisuća primjera koji mogu biti navedeni, poput tetrafluoroetilena koji tvori polimer poznat kao teflon, ili monomera fenola i formaldehida, koji tvore polimer zvan bakelit.

Karakteristike monomera

Monomere povezuje kovalentna veza

Atomi koji sudjeluju u stvaranju monomera su povezani jakim i stabilnim vezama kao što je kovalentna veza. Također, monomeri polimeriziraju ili se vežu s drugim monomernim molekulama putem ovih veza, dajući polimerima čvrstoću i stabilnost.

Te kovalentne veze između monomera mogu se formirati kemijskim reakcijama koje će ovisiti o atomima koji čine monomer, prisutnosti dvostrukih veza i drugim karakteristikama koje imaju strukturu monomera.

Postupak polimerizacije može biti pomoću jedne od sljedeće reakcije: kondenzacijom, dodavanjem ili slobodnim radikalima. Svaki od njih nosi svoje mehanizme i način rasta.

Monomerska funkcionalnost i struktura polimera

Monomer se može vezati s najmanje dvije druge molekule monomera. Ovo svojstvo ili karakteristika je ono što je poznato kao funkcionalnost monomera i ono je što im omogućuje da budu strukturne jedinice makromolekula.

Monomeri mogu biti bifunkcionalni ili polifunkcionalni, ovisno o aktivnim ili reaktivnim mjestima monomera; to jest od atoma molekule koji mogu sudjelovati u stvaranju kovalentnih veza s atomima drugih molekula ili monomera.

Ova je karakteristika također važna, budući da je usko povezana sa strukturom polimera koji se sastoje, kako je detaljnije prikazano u nastavku.

Bifunkcionalnost: Linearni polimer

Monomeri su bifunkcionalni kada imaju samo dva mjesta vezivanja s drugim monomerima; to jest, monomer može tvoriti samo dvije kovalentne veze s drugim monomerima i tvori samo linearne polimere.

Primjeri linearnih polimera uključuju etilen glikol i aminokiseline.

Polifunkcionalni monomeri - trodimenzionalni polimeri

Postoje monomeri koji se mogu spojiti s više od dva monomera i čine strukturne jedinice s najvećom funkcionalnošću.

Nazivaju se polifunkcionalnim i one koje proizvode razgranate, mrežne ili trodimenzionalne polimerne makromolekule; poput polietilena, na primjer.

Kostur ili središnja struktura

Sa dvostrukom vezom između ugljika i ugljika

Postoje monomeri koji u svojoj strukturi imaju središnji kostur sastavljen od najmanje dva atoma ugljika povezanih dvostrukom vezom (C = C).

Zauzvrat, ovaj lanac ili središnja struktura imaju bočno povezane atome koji se mogu promijeniti u oblik različitog monomera. (R ₂ C = CR ₂).

Ako je bilo koji od R lanaca modificiran ili supstituiran, dobiva se drugi monomer. Također, kada se ovi novi monomeri zbliže, formirat će se drugačiji polimer.

Primjeri ove skupine monomera su propilen (H ₂ C = CH ₃ H), tetrafluoretilen (F ₂ C-CF ₂) i vinil klorid (H ₂ C = CClH).

Dvije funkcionalne skupine u strukturi

Iako postoje monomeri koji imaju samo jednu funkcionalnu skupinu, postoji široka skupina monomera koji u svojoj strukturi imaju dvije funkcionalne skupine.

Amino kiseline su dobar primjer toga. Imaju funkcionalnu skupinu -NH amino (₂), a funkcionalna skupina karboksilne kiseline (-COOH), pričvršćen na centralni ugljikov atom.

Ova karakteristika da je disfunkcionalni monomer također daje mogućnost stvaranja dugih polimernih lanaca, poput postojanja dvostrukih veza.

Funkcionalne skupine

Općenito, svojstva koja postoje u polimerima daju atomi koji tvore bočne lance monomera. Ovi lanci čine funkcionalne skupine organskih spojeva.

Postoje obitelji organskih spojeva čije karakteristike daju funkcionalne skupine ili bočni lanci. Primjer je funkcionalna skupina karboksilne kiseline R - COOH, amino skupina R - NH ₂, alkohol R - OH, među mnogim drugima koji sudjeluju u reakcijama polimerizacije.

Spoj istih ili različitih monomera

Unija jednakih monomera

Monomeri mogu tvoriti različite klase polimera. Monomi istog tipa ili istog tipa mogu se objediniti i stvoriti takozvane homopolimeri.

Kao primjer mogu se spomenuti stiren, monomer koji tvori polistiren. Škrob i celuloza su također primjeri homopolimera koji čine dugi razgranati lanci monomera glukoze.

Spoj različitih monomera

Spajanje različitih monomera formira kopolimer. Jedinice se ponavljaju u različitom broju, redoslijedu ili slijedu u cijeloj strukturi polimernih lanaca (ABBBAABAA-…).

Kao primjer kopoimera može se navesti najlon, polimer nastao ponavljanjem jedinica dvaju različitih monomera. To su dikarboksilna kiselina i diaminska molekula, koje se spajaju kondenzacijom u ekvimolarnim (jednakim) omjerima.

Različiti monomeri se također mogu spojiti u nejednakim omjerima, kao što je to slučaj u formiranju specijaliziranog polietilena koji ima 1-oktenski monomer plus etilenski monomer kao svoju osnovnu strukturu.

Vrste monomera

Postoje mnoge karakteristike koje omogućuju uspostavljanje različitih vrsta monomera, među kojima su njihovo podrijetlo, funkcionalnost, struktura, vrsta polimera koji formiraju, način polimerizacije i njihove kovalentne veze.

Prirodni monomeri

- Postoje monomeri prirodnog podrijetla, poput izoprena koji se dobiva iz soka ili lateksa biljaka, a koji je ujedno i monomerna struktura prirodne gume.

-Neke aminokiseline koje proizvode insekti tvore fibroin ili protein svile. Također, postoje aminokiseline koje tvore polimer keratin, a to je protein u vuni koji proizvode životinje poput ovaca.

-Od prirodnih monomera ujedno su i osnovne strukturne jedinice biomolekula. Primjerice, monosaharidna glukoza veže se s drugim molekulama glukoze kako bi tvorila različite vrste ugljikohidrata, poput škroba, glikogena, celuloze.

-Amino kiseline, s druge strane, mogu tvoriti širok spektar polimera poznatih kao proteini. To je zato što postoji dvadeset vrsta aminokiselina koje se mogu povezati bilo kojim proizvoljnim redoslijedom; te stoga formiraju jedan ili drugi protein s njegovim strukturnim karakteristikama.

-Mononukleotidi, koji tvore makromolekule nazvane DNA i RNA nukleinske kiseline, također su vrlo važni monomeri unutar ove kategorije.

Sintetički monomeri

-Uz umjetnih ili sintetičkih monomera (kojih ima mnogo), možemo spomenuti neke od kojih se prave različite vrste plastike; poput vinil klorida, koji tvori polivinilklorid ili PVC; i plin etilen (H ₂ C = CH ₂), a polietilen polimer.

Poznato je da se s tim materijalima može izgraditi široki spektar posuda, boca, predmeta za kućanstvo, igračaka, građevinskog materijala između ostalog.

-U tetrafluoretilen monomer (F ₂ C-CF ₂) nalazi se formira polimer poznat kao komercijalno teflona.

-Molekula kaprolaktama izvedena iz toluena ključna je, između ostalog, za sintezu najlona.

- Postoji nekoliko skupina akrilnih monomera koji su klasificirani prema sastavu i funkciji. Među njima su među ostalim akrilamid i metakrilamid, akrilat, akril s fluorom.

Nepolarni i polarni monomeri

Ta se klasifikacija provodi prema razlici elektronegativnosti atoma koji čine monomer. Kad postoji primjetna razlika, nastaju polarni monomeri; na primjer, polarne aminokiseline poput treonina i asparagina.

Kad je razlika u elektronegativnosti jednaka nuli, monomeri su apolarni. Postoje nepolarne aminokiseline poput triptofana, alanina, valina, među ostalim; a također i nepolarni monomeri poput vinil acetata.

Ciklični ili linearni monomeri

Prema obliku ili organizaciji atoma u strukturi monomera, oni se mogu svrstati u cikličke monomere, poput prolina, etilen oksida; linearni ili alifatični, kao što je aminokiselina valin, etilen glikol, među mnogim drugima.

Primjeri

Uz već spomenute, postoje slijedeći dodatni primjeri monomera:

-Formaldehid

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

-stiren

-Polivinil alkohol

-Isoprene

-Masne kiseline

epoksida

-I premda nisu spomenuti, postoje monomeri čija struktura nije gazirana, već je sumporna, fosforna ili ima atome silicija.

Reference

1. Carey F. (2006). Organska kemija. (6. izd.). Meksiko: Mc Graw Hill.
2. Urednici Encyclopedia Britannica. (2015., 29. travnja). Monomer: Kemijski spoj. Preuzeto sa: britannica.com
3. Mathews, Holde i Ahern. (2002). Biokemija (3. izd.). Madrid: PEARSON
4. Polimeri i monomeri. Oporavak od: Materialsworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018.). Monomera. Preuzeto sa: en.wikipedia.org