Εισαγωγή στα μονομερή και τα πολυμερή στη χημεία

Ένα μονομερές είναι ένας τύπος μορίου που έχει την ικανότητα χημικής σύνδεσης με άλλα μόρια σε μια μακρά αλυσίδα. ένα πολυμερές είναι μια αλυσίδα μη καθορισμένου αριθμού μονομερών. Ουσιαστικά, τα μονομερή είναι τα δομικά στοιχεία των πολυμερών, τα οποία είναι πιο πολύπλοκα είδη μορίων. Μονομερή - επαναλαμβανόμενες μοριακές μονάδες - συνδέονται σε πολυμερή με ομοιοπολικούς δεσμούς.

Η λέξη μονομερές προέρχεται από μονο- (ένα) και -mer (μέρος). Τα μονομερή είναι μικρά μόρια τα οποία μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους με επαναλαμβανόμενο τρόπο για να σχηματίσουν πιο σύνθετα μόρια που ονομάζονται πολυμερή. Τα μονομερή σχηματίζουν πολυμερή σχηματίζοντας χημικούς δεσμούς ή συνδέοντας υπερμοριακά μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται πολυμερισμός.

Μερικές φορές τα πολυμερή γίνονται από δεσμευμένες ομάδες μονομερών υπομονάδων (μέχρι μερικές δωδεκάδες μονομερή) που ονομάζονται ολιγομερή. Για να χαρακτηριστεί ως ένα ολιγομερές, οι ιδιότητες του μορίου πρέπει να αλλάξουν σημαντικά εάν προστεθεί ή αφαιρεθεί μία ή λίγες υπομονάδες. Παραδείγματα ολιγομερών περιλαμβάνουν

Ένας σχετικός όρος είναι η "μονομερής πρωτεΐνη", η οποία είναι μια πρωτεΐνη που δεσμεύεται να δημιουργήσει ένα πολυπρωτεϊνικό σύμπλεγμα. Τα μονομερή δεν είναι μόνο δομικά στοιχεία πολυμερών, αλλά είναι σημαντικά μόρια από μόνα τους, τα οποία δεν σχηματίζουν αναγκαστικά πολυμερή, εκτός εάν οι συνθήκες είναι σωστές.

Παραδείγματα μονομερών περιλαμβάνουν χλωριούχο βινύλιο (το οποίο πολυμερίζεται σε χλωριούχο πολυβινύλιο ή PVC), γλυκόζη (η οποία πολυμερίζεται σε άμυλο, κυτταρίνη, λαμιναρίνη και γλυκάνες), και αμινοξέα (τα οποία πολυμερίζονται σε πεπτίδια, πολυπεπτίδια και πρωτεΐνες). Η γλυκόζη είναι το πιο άφθονο φυσικό μονομερές, το οποίο πολυμερίζεται σχηματίζοντας γλυκοσιδικούς δεσμούς.

Η λέξη πολυμερές προέρχεται από πολυ- (πολλοί) και -mer (μέρος). Ένα πολυμερές μπορεί να είναι ένα φυσικό ή συνθετικό μακρομόριο που αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μονάδες ενός μικρότερου μορίου (μονομερή). Ενώ πολλοί άνθρωποι χρησιμοποιούν τον όρο «πολυμερές» και «πλαστικό» εναλλακτικά, τα πολυμερή είναι μια πολύ μεγαλύτερη κατηγορία των μορίων που περιλαμβάνει τα πλαστικά, καθώς και πολλά άλλα υλικά, όπως η κυτταρίνη, η πορτοκαλί και η φυσική καουτσούκ.

Οι ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους μπορούν να διακριθούν με τον αριθμό των μονομερών υπομονάδων που περιέχουν. Οι όροι διμερές, τριμερές, τετραμερές, πενταμερές, εξαμερές, επταμερές, οκταμερές, ενδιάμεσο, δεκαμερές, δωδεκαμερές, εικοσαμερές αντανακλούν μόρια που περιέχουν 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 και 20 μονομερείς μονάδες.

Παραδείγματα πολυμερών περιλαμβάνουν πλαστικά όπως πολυαιθυλένιο, σιλικόνες όπως ανόητο στόκο, βιοπολυμερή όπως η κυτταρίνη και το DNA, τα φυσικά πολυμερή όπως το καουτσούκ και το shellac, και πολλά άλλα σημαντικά μακρομόρια.

Οι κλάσεις του βιολογικά μόρια μπορούν να ομαδοποιηθούν στους τύπους πολυμερών που σχηματίζουν και τα μονομερή που δρουν ως υπομονάδες:

• Λιπίδια - πολυμερή που ονομάζονται διγλυκερίδια, τριγλυκερίδια, μονομερή είναι γλυκερόλη και λιπαρά οξέα
• Πρωτεΐνες - τα πολυμερή είναι γνωστά ως πολυπεπτίδια. μονομερή είναι αμινοξέα
• Νουκλεϊκά οξέα - τα πολυμερή είναι DNA και RNA. τα μονομερή είναι νουκλεοτίδια, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από μία αζωτούχο βάση, σάκχαρο πεντόζης και φωσφορική ομάδα
• Υδατάνθρακες - τα πολυμερή είναι πολυσακχαρίτες και δισακχαρίτες *. μονομερή είναι μονοσακχαρίτες (απλά σάκχαρα)

* Τεχνικά, τα διγλυκερίδια και τα τριγλυκερίδια δεν είναι αληθινά πολυμερή επειδή σχηματίζονται μέσω αφυδάτωσης σύνθεση μικρότερων μορίων, όχι από τη σύνδεση από άκρο σε άκρο μονομερών που χαρακτηρίζει αληθή πολυμερισμού.

Ο πολυμερισμός είναι η διαδικασία ομοιοπολικής σύνδεσης των μικρότερων μονομερών στο πολυμερές. Κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού, οι χημικές ομάδες χάνονται από τα μονομερή έτσι ώστε να μπορούν να ενώνονται μεταξύ τους. Στην περίπτωση των βιοπολυμερών των υδατανθράκων, αυτό είναι α αντίδραση αφυδάτωσης στην οποία σχηματίζεται νερό.

• Cowie, J.M.G. και η Valeria Arrighi. "Πολυμερή: Χημεία και Φυσική Μοντέρνων Υλικών", 3rd ed. Μπόκα Τάτον: CRC Press, 2007.
• Sperling, Leslie H. "Εισαγωγή στην Φυσική Πολυμερή Επιστήμη", 4η έκδ. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.
• Young, Robert J. και Peter A. Lovell. «Εισαγωγή στα πολυμερή», 3η έκδοση. Μπόκα Ρατόν, ΛΑ: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011.