MONOMERI: CARACTERISTICI, TIPURI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

De monomeri sunt molecule mici sau simple , care constituie unitatea structurală de bază sau esențiale mai mari sau mai complexe molecule numite polimeri. Monomer este un cuvânt de origine greacă care înseamnă parte mono, una și simplă.

Pe măsură ce un monomer se unește cu altul, se formează un dimer. Când acesta, la rândul său, se unește cu un alt monomer, el formează un tuns și așa mai departe, până la formarea unor lanțuri scurte numite oligomeri sau lanțuri mai lungi care se numesc polimeri.

Sursa: Ardonik via Flickr

Monomerii se leagă sau polimerizează prin formarea de legături chimice prin împărțirea perechilor de electroni; adică sunt unite prin legături de tip covalent.

În imaginea de mai sus, cuburile reprezintă monomerii, care sunt legați de două fețe (două legături) pentru a da naștere unui turn inclinat.

Această uniune de monomeri este cunoscută sub numele de polimerizare. Se pot uni monomeri de același sau diferit tip, iar numărul de legături covalente pe care le pot stabili cu o altă moleculă va determina structura polimerului pe care îl formează (lanțuri liniare, structuri înclinate sau tridimensionale).

Molecula de polistiren. Exemplu de monomer (dreptunghi roșu)

Există o mare varietate de monomeri, printre care se numără cei de origine naturală. Acestea aparțin și proiectează moleculele organice numite biomolecule, prezente în structura ființelor vii.

De exemplu, aminoacizii care formează proteine; unitățile monosacharide de carbohidrați; și mononucleotidele care alcătuiesc acizii nucleici. Există, de asemenea, monomeri sintetici, care fac posibilă producerea unei nenumărate varietăți de produse polimerice inerte, cum ar fi vopselele și materialele plastice.

Două dintre miile de exemple care pot fi date, cum ar fi tetrafluoroetilena, care formează polimerul cunoscut sub numele de Teflon, sau monomerii fenol și formaldehidă, care formează polimerul numit Bakelită.

Caracteristici ale monomerilor

Monomerii sunt legați prin legături covalente

Atomii care participă la formarea unui monomer sunt ținuți împreună de legături puternice și stabile, precum legătura covalentă. De asemenea, monomerii polimerizează sau se leagă cu alte molecule monomerice prin aceste legături, oferind polimerilor rezistență și stabilitate.

Aceste legături covalente între monomeri pot fi formate prin reacții chimice care vor depinde de atomii care alcătuiesc monomerul, prezența legăturilor duble și alte caracteristici care au structura monomerului.

Procesul de polimerizare poate fi prin una dintre cele trei reacții următoare: prin condensare, adăugare sau prin radicali liberi. Fiecare dintre ei poartă propriile mecanisme și modul de creștere.

Funcționalitatea monomerilor și structura polimerului

Un monomer se poate lega cu cel puțin două alte molecule de monomer. Această proprietate sau caracteristică este ceea ce este cunoscută sub numele de funcționalitatea monomerilor și este ceea ce le permite să fie unitățile structurale ale macromoleculelor.

Monomerii pot fi bifuncționali sau polifuncționali, în funcție de situsurile active sau reactive ale monomerului; adică dintre atomii moleculei care pot participa la formarea de legături covalente cu atomii altor molecule sau monomeri.

Această caracteristică este de asemenea importantă, deoarece este strâns legată de structura polimerilor care o compun, așa cum este detaliat mai jos.

Bifuncționalitate: polimer liniar

Monomerii sunt bifuncționali atunci când au doar două site-uri de legare cu alți monomeri; adică monomerul poate forma doar două legături covalente cu alți monomeri și nu formează decât polimeri liniari.

Exemple de polimeri liniari includ etilenglicol și aminoacizi.

Monomeri polifuncționali - Polimeri tridimensionali

Există monomeri care pot fi unite cu mai mult de doi monomeri și constituie unitățile structurale cu cea mai înaltă funcționalitate.

Se numesc polifuncționale și sunt cele care produc macromolecule polimerice ramificate, de rețea sau tridimensionale; ca polietilena, de exemplu.

Schelet sau structură centrală

Cu dublă legătură între carbon și carbon

Există monomeri care au un schelet central în structura lor alcătuit din cel puțin doi atomi de carbon legați printr-o legătură dublă, (C = C).

La rândul său, această lanț sau structură centrală are atomi legați lateral care se pot schimba pentru a forma un monomer diferit. (R ₂ C = CR ₂ ).

Dacă oricare dintre lanțurile R sunt modificate sau înlocuite, se obține un monomer diferit. De asemenea, când acești monomeri noi se vor uni, vor forma un alt polimer.

Exemple ale acestui grup de monomeri sunt propilenă (H ₂ C = CH ₃ H), tetrafluoretilenă (F ₂ C = CF ₂ ) și clorură de vinil (H ₂ C = CClH).

Două grupuri funcționale din structură

Deși există monomeri care au un singur grup funcțional, există un grup larg de monomeri care au două grupe funcționale în structura lor.

Aminoacizii sunt un bun exemplu în acest sens. Ei au o grupare funcțională amino (-NH ₂ ) și gruparea acid carboxilic funcțional (-COOH) atașată la un atom de carbon central.

Această caracteristică de a fi un monomer difuncțional îi oferă, de asemenea, capacitatea de a forma lanțuri lungi de polimeri, cum ar fi prezența legăturilor duble.

Grup functional

În general, proprietățile pe care le prezintă polimerii sunt date de atomii care formează lanțurile laterale ale monomerilor. Aceste lanțuri alcătuiesc grupele funcționale ale compușilor organici.

Există familii de compuși organici ale căror caracteristici sunt date de grupele funcționale sau lanțurile laterale. Un exemplu este acid carboxilic funcțional gruparea R - COOH, gruparea amino R - NH ₂ , alcool R - OH, printre multe altele , care participă la reacții de polimerizare.

Unirea monomerilor identici sau diferiți

Unirea monomerilor egali

Monomerii pot forma diferite clase de polimeri. Monomerii de același tip sau de același tip pot fi uniți și generează așa-numitii homopolimeri.

Ca exemplu, se poate menționa stirenul, monomerul care formează polistirenul. Amidonul și celuloza sunt, de asemenea, exemple de homopolimeri alcătuiți din lanțuri ramificate lungi ale monomerului glucozei.

Unirea diferitor monomeri

Unirea diferitor monomeri formează copolimerii. Unitățile sunt repetate în număr, ordine sau secvență diferită în întreaga structură a lanțurilor polimerice (ABBBAABAA …).

Ca exemplu de copolimeri, poate fi menționat nylonul, un polimer format prin repetarea unităților a doi monomeri diferiți. Acestea sunt acidul dicarboxilic și o moleculă de diamină, care sunt unite prin condensare în proporții echimolare (egale).

Diferiți monomeri pot fi de asemenea uniți în proporții inegale, ca în cazul formării unui polietilen specializat având monomerul de 1 octen plus monomerul de etilenă ca structură de bază.

Tipuri de monomeri

Există multe caracteristici care permit stabilirea diverselor tipuri de monomeri, printre care se numără originea, funcționalitatea, structura, tipul de polimer pe care îl formează, modul în care polimerizează și legăturile lor covalente.

Monomeri naturali

-Există monomeri de origine naturală, cum ar fi izoprenul, care este obținut din seva sau latexul plantelor și care este și structura monomerică a cauciucului natural.

-Unii aminoacizi produși de insecte formează fibroină sau proteine ​​de mătase. De asemenea, există aminoacizi care formează cheratina polimerică, care este proteina din lână produsă de animale cum ar fi oile.

-De mare parte monomerii naturali sunt, de asemenea, unitățile structurale de bază ale biomoleculelor. Glucoza monosacharidă, de exemplu, se leagă de alte molecule de glucoză pentru a forma diferite tipuri de carbohidrați precum amidon, glicogen, celuloză, printre altele.

-Aminoacizii, pe de altă parte, pot forma o gamă largă de polimeri cunoscuți sub numele de proteine. Acest lucru se datorează faptului că există douăzeci de tipuri de aminoacizi, care pot fi legați în orice ordine arbitrară; și, prin urmare, sfârșesc formând una sau alta proteină cu propriile sale caracteristici structurale.

-Mononucleotidele, care formează macromoleculele numite ADN și respectiv acizii nucleici ARN, sunt, de asemenea, monomeri foarte importanți din această categorie.

Monomeri sintetici

-Între monomerii artificiali sau sintetici (care sunt numeroși), putem menționa unele cu care sunt fabricate diferite soiuri de materiale plastice; precum clorura de vinil, care formează clorură de polivinil sau PVC; și etilenă gaz (H ₂ C = CH ₂ ), iar polimerul acestuia din polietilenă.

Este cunoscut faptul că, cu aceste materiale, se pot construi o mare varietate de containere, sticle, obiecte de uz casnic, jucării, materiale de construcție, printre altele.

-Momerul tetrafluoroetilen (F ₂ C = CF ₂ ) se găsește formând polimerul cunoscut comercial sub numele de Teflon.

-Molecula de caprolactamă derivată din toluen este esențială pentru sinteza nailonului, printre multe altele.

-Există mai multe grupuri de monomeri acrilici care sunt clasificați în funcție de compoziție și funcție. Printre acestea se numără acrilamidă și metacrilamidă, acrilat, acrilice cu fluor, printre altele.

Monomeri nepolari și polari

Această clasificare se realizează în funcție de diferența de electronegativitate a atomilor care alcătuiesc monomerul. Când există o diferență vizibilă, se formează monomeri polari; de exemplu, aminoacizi polari, cum ar fi treonina și asparagina.

Când diferența de electronegativitate este zero, monomerii sunt apolari. Există aminoacizi nepolari, cum ar fi triptofanul, alanina, valina, printre altele; și de asemenea monomeri apolari, cum ar fi acetatul de vinil.

Monomeri ciclici sau liniari

Conform formei sau organizării atomilor din structura monomerilor, aceștia pot fi clasificați ca monomeri ciclici, cum ar fi prolină, oxid de etilenă; liniare sau alifatice, cum ar fi valina aminoacidului, etilenglicol printre multe altele.

Exemple

În plus față de cele deja menționate, există următoarele exemple suplimentare de monomeri:

-Formaldehyde

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

stiren

-Alcool polivinil

-Isoprene

-Acizi grași

epoxizii

-Și deși nu au fost menționați, există monomeri ale căror structuri nu sunt carbonatate, ci sulfurate, fosforice sau au atomi de siliciu.

Referințe

1. Carey F. (2006). Chimie organica. (Ediția a 6-a). Mexic: Mc Graw Hill.
2. Redactorii Encyclopedia Britannica. (2015, 29 aprilie). Monomer: compus chimic. Luat de la: britannica.com
3. Mathews, Holde și Ahern. (2002). Biochimie (ediția a III-a). Madrid: PEARSON
4. Polimeri și monomeri. Recuperat de la: materialsworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Monomere. Preluat de la: en.wikipedia.org