МОНОМЕРИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці мономери представляють собою невеликі або прості молекули , які складають основну або істотну структурну одиницю більший або складні молекули , звані полімерами. Мономер - слово грецького походження, яке означає моно, одну і просту частину.

Коли один мономер з'єднується з іншим, утворюється димер. Коли цей у свою чергу з'єднується з іншим мономером, він утворює тример і так далі, поки не утворюються короткі ланцюги, які називаються олігомерами, або довші ланцюги, які називаються полімерами.

Джерело: Ардонік через Flickr

Мономери зв’язуються або полімеризуються, утворюючи хімічні зв’язки, ділячись парами електронів; тобто вони об'єднані зв'язками ковалентного типу.

На зображенні, наведеному вище, куби представляють мономери, які з'єднані двома гранями (двома зв’язками), щоб створити схильну вежу.

Цей союз мономерів відомий як полімеризація. Мономери одного або іншого типу можуть бути з'єднані, а кількість ковалентних зв’язків, які вони можуть встановити з іншою молекулою, визначатиме структуру полімеру, який вони утворюють (лінійні, похилі ланцюги або тривимірні структури).

Молекула полістиролу. Приклад мономера (червоний прямокутник)

Існує велика різноманітність мономерів, серед яких - природні. Вони належать і розробляють органічні молекули, звані біомолекулами, присутніми в структурі живих істот.

Наприклад, амінокислоти, що складають білки; моносахаридні одиниці вуглеводів; і мононуклеотиди, що складають нуклеїнові кислоти. Існують також синтетичні мономери, які дають можливість виготовляти незліченну кількість інертних полімерних виробів, таких як фарби та пластмаси.

Можна згадати два з тисяч прикладів, таких як тетрафторетилен, який утворює полімер, відомий як тефлон, або мономери фенол та формальдегід, які утворюють полімер під назвою бакеліт.

Характеристики мономера

Мономери пов'язані ковалентними зв’язками

Атоми, які беруть участь у формуванні мономеру, утримуються між собою міцними і стійкими зв'язками, такими як ковалентний зв’язок. Так само мономери полімеризуються або зв'язуються з іншими мономерними молекулами через ці зв’язки, надаючи полімерам міцність і стабільність.

Ці ковалентні зв’язки між мономерами можуть утворюватися хімічними реакціями, які залежатимуть від атомів, що входять до складу мономеру, наявності подвійних зв’язків та інших характеристик, що мають структуру мономеру.

Процес полімеризації може здійснюватися однією з трьох наступних реакцій: конденсацією, додаванням або вільними радикалами. Кожна з них несе свої механізми та режим зростання.

Функціональність мономерів та структура полімерів

Мономер може зв'язуватися щонайменше з двома іншими молекулами мономерів. Ця властивість або характеристика - це те, що відомо як функціональність мономерів, і це те, що дозволяє їм бути структурними одиницями макромолекул.

Мономери можуть бути біфункціональними або поліфункціональними, залежно від активних або реакційноздатних ділянок мономеру; тобто з атомів молекули, які можуть брати участь у формуванні ковалентних зв’язків з атомами інших молекул або мономерів.

Ця характеристика також важлива, оскільки вона тісно пов'язана зі структурою полімерів, що входять до неї, як детально описано нижче.

Біфункціональність: лінійний полімер

Мономери є біфункціональними, коли вони мають лише два місця зв'язування з іншими мономерами; тобто мономер може утворювати лише два ковалентні зв’язки з іншими мономерами і утворює лише лінійні полімери.

Приклади лінійних полімерів включають етиленгліколь та амінокислоти.

Поліфункціональні мономери - тривимірні полімери

Є мономери, які можна з'єднати з більш ніж двома мономерами і становлять структурні одиниці з найвищою функціональністю.

Їх називають поліфункціональними і є такими, що виробляють розгалужені, мережеві або тривимірні полімерні макромолекули; наприклад поліетилен, наприклад.

Скелет або центральна структура

З подвійним зв’язком між вуглецем і вуглецем

Є мономери, які мають в своїй структурі центральний кістяк, що складається щонайменше з двох атомів вуглецю, пов'язаних подвійним зв’язком (C = C).

У свою чергу, ця ланцюгова або центральна структура має бічно пов'язані атоми, які можуть змінюватися, утворюючи інший мономер. (R ₂ C = CR ₂ ).

Якщо будь-який з R ланцюгів модифікований або заміщений, отримують інший мономер. Крім того, коли ці нові мономери зійдуться разом, вони утворюють інший полімер.

Прикладами цієї групи мономерів є пропілен (H ₂ C = CH ₃ H), тетрафторетилен (F ₂ C = CF ₂ ) і вінілхлорид (H ₂ C = CClH).

Дві функціональні групи в структурі

Хоча є мономери, які мають лише одну функціональну групу, існує широка група мономерів, які мають у своїй структурі дві функціональні групи.

Амінокислоти є хорошим прикладом цього. Вони мають аміно-функціональну групу (-NH ₂ ) і функціональну групу карбонової кислоти (-COOH), приєднану до центрального атома вуглецю.

Ця характеристика бути функціональним мономером також дає йому можливість утворювати довгі полімерні ланцюги, такі як наявність подвійних зв'язків.

Функціональні групи

Взагалі властивості полімерів надаються атомами, які утворюють бічні ланцюги мономерів. Ці ланцюги складають функціональні групи органічних сполук.

Існують сімейства органічних сполук, характеристики яких задані функціональними групами або бічними ланцюгами. Прикладом є функціональна група карбонової кислоти R - COOH, аміногрупа R - NH ₂ , спирт R - OH, серед багатьох інших, які беруть участь у реакціях полімеризації.

Союз однакових або різних мономерів

Союз рівних мономерів

Мономери можуть утворювати різні класи полімерів. Мономери одного типу або одного типу можуть бути об'єднані і утворювати так звані гомополімери.

Як приклад можна згадати стирол, мономер, який утворює полістирол. Крохмаль і целюлоза - це також приклади гомополімерів, що складаються з довгих розгалужених ланцюгів мономерної глюкози.

Союз різних мономерів

Об'єднання різних мономерів утворюють сополімери. Одиниці повторюються в різній кількості, порядку чи послідовності у всій структурі полімерних ланцюгів (ABBBAABAA-…).

Як приклад сополімерів можна згадати нейлон, полімер, утворений повторюваними одиницями двох різних мономерів. Це дикарбонові кислоти та діамінова молекула, які з'єднуються за допомогою конденсації в еквімолярних (рівних) пропорціях.

Різні мономери також можуть бути з'єднані в неоднакових пропорціях, як у випадку утворення спеціалізованого поліетилену, що має 1-октеновий мономер плюс мономер етилену як основну структуру.

Типи мономерів

Існує багато характеристик, які дозволяють встановлювати різні типи мономерів, серед яких їх походження, функціональність, структура, тип полімеру, який вони утворюють, спосіб їх полімеризації та їх ковалентні зв’язки.

Природні мономери

-Є мономери природного походження, такі як ізопрен, який отримують з соку або латексу рослин, і який також є мономерною структурою натурального каучуку.

- Деякі амінокислоти, що утворюються комахами, утворюють білок фіброїну або шовку. Також є амінокислоти, які утворюють полімер кератину, який є білком у шерсті, виробленому тваринами, такими як вівці.

- Серед природних мономерів є також основні структурні одиниці біомолекул. Наприклад, моносахаридна глюкоза зв’язується з іншими молекулами глюкози, утворюючи різні типи вуглеводів, такі як крохмаль, глікоген, целюлоза.

-Амінокислоти, з іншого боку, можуть утворювати широкий спектр полімерів, відомих як білки. Це тому, що існує двадцять видів амінокислот, які можна зв'язати в будь-якому довільному порядку; і тому вони в кінцевому підсумку утворюють той чи інший білок зі своїми структурними характеристиками.

-Мононуклеотиди, які утворюють макромолекули відповідно до нуклеїнових кислот ДНК та РНК, також є дуже важливими мономерами цієї категорії.

Синтетичні мономери

-Поміж штучних або синтетичних мономерів (яких багато), ми можемо згадати деякі, з яких виготовляються різні різновиди пластмас; як вінілхлорид, який утворює полівінілхлорид або ПВХ; і газ етилену (H ₂ C = CH ₂ ), і його поліетиленовий полімер.

Добре відомо, що з цих матеріалів можна побудувати найрізноманітніші контейнери, пляшки, предмети побуту, іграшки, будівельні матеріали, серед іншого.

-Тетрафторетилен-мономер (F ₂ C = CF ₂ ) виявляється, утворюючи полімер, відомий на комерційній основі як тефлон.

-Молекула капролактаму, отримана з толуолу, має важливе значення для синтезу нейлону, серед багатьох інших.

-Є кілька груп акрилових мономерів, які класифікуються за складом і функцією. Серед них - акриламід і метакриламід, акрилат, акрил з фтором, серед інших.

Неполярні та полярні мономери

Ця класифікація проводиться за різницею електронегативності атомів, що складають мономер. Коли є помітна різниця, утворюються полярні мономери; наприклад, полярні амінокислоти, такі як треонін та аспарагін.

Коли різниця електронегативності дорівнює нулю, мономери є неполярними. Існують серед інших неполярні амінокислоти, такі як триптофан, аланін, валін; а також неполярні мономери, такі як вінілацетат.

Циклічні або лінійні мономери

Відповідно до форми або організації атомів у структурі мономерів, їх можна класифікувати як циклічні мономери, такі як пролін, етиленоксид; лінійні або аліфатичні, такі як амінокислота валін, етиленгліколь серед багатьох інших.

Приклади

Окрім уже згаданих, є наступні додаткові приклади мономерів:

-Формальдегід

-Фурфуральний

-Карданол

-Галактоза

-Стирен

-Полівініловий спирт

-Ізопрен

-Жирні кислоти

-Епоксиди

-І хоча вони не були згадані, є мономери, структури яких не газовані, а сірчані, фосфорні або мають атоми кремнію.

Список літератури

1. Кері Ф. (2006). Органічна хімія. (6-е видання). Мексика: Mc Graw Hill.
2. Редактори Encyclopedia Britannica. (2015 р., 29 квітня). Мономер: Хімічна сполука. Взято з: britannica.com
3. Метьюз, Холд і Ахерн. (2002). Біохімія (3-е видання). Мадрид: ПІРСОН
4. Полімери та мономери. Відновлено з: materiaworldmodules.org
5. Вікіпедія. (2018). Мономер. Взято з: en.wikipedia.org