MONOMERY: VLASTNOSTI, TYPY A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto monomery jsou malé, nebo monomery, které tvoří základní nebo základní stavební jednotku větší nebo komplexní molekuly zvané polymery. Monomer je slovo řeckého původu, které znamená mono, jeden a pouhý, část.

Jakmile se jeden monomer spojí s druhým, vytvoří se dimer. Když se tento spojí s dalším monomerem, vytvoří trimér a tak dále, dokud nevzniknou krátké řetězce nazývané oligomery nebo delší řetězce, které se nazývají polymery.

Zdroj: Ardonik přes Flickr

Monomery se spojují nebo polymerizují vytvářením chemických vazeb sdílením párů elektronů; to znamená, že jsou spojeny kovalentními vazbami.

Na obrázku nahoře představují kostky monomery, které jsou spojeny dvěma plochami (dvěma vazbami), aby vznikly šikmá věž.

Toto spojení monomerů je známé jako polymerace. Mohou být spojeny monomery stejného nebo jiného typu a počet kovalentních vazeb, které mohou navázat s jinou molekulou, určí strukturu polymeru, který tvoří (lineární, nakloněné řetězce nebo trojrozměrné struktury).

Molekula polystyrenu. Příklad monomeru (červený obdélník)

Existuje velké množství monomerů, mezi nimiž jsou monomery přírodního původu. Patří k organickým molekulám nazývaným biomolekuly, které jsou přítomny ve struktuře živých bytostí.

Například aminokyseliny, které tvoří proteiny; monosacharidové jednotky uhlohydrátů; a mononukleotidy, které tvoří nukleové kyseliny. Existují také syntetické monomery, které umožňují vyrábět nespočetné množství inertních polymerních produktů, jako jsou barvy a plasty.

Mohou být uvedeny dva z tisíců příkladů, jako je tetrafluorethylen, který tvoří polymer známý jako teflon, nebo monomery fenol a formaldehyd, které tvoří polymer nazývaný Bakelite.

Charakteristika monomeru

Monomery jsou spojeny kovalentními vazbami

Atomy, které se podílejí na tvorbě monomeru, jsou drženy pohromadě silnými a stabilními vazbami, jako je kovalentní vazba. Podobně monomery polymerizují nebo se spojují s jinými monomerními molekulami prostřednictvím těchto vazeb, což dává polymerům pevnost a stabilitu.

Tyto kovalentní vazby mezi monomery mohou být vytvářeny chemickými reakcemi, které budou záviset na atomech, které tvoří monomer, na přítomnosti dvojných vazeb a na dalších charakteristikách, které mají strukturu monomeru.

Polymerizační proces může být proveden jednou ze tří následujících reakcí: kondenzací, adicí nebo volnými radikály. Každá z nich má své vlastní mechanismy a režim růstu.

Funkčnost monomerů a struktura polymerů

Monomer se může vázat s alespoň dvěma dalšími molekulami monomeru. Tato vlastnost nebo charakteristika je známá jako funkčnost monomerů a umožňuje jim být strukturálními jednotkami makromolekul.

Monomery mohou být bifunkční nebo polyfunkční, v závislosti na aktivních nebo reaktivních místech monomeru; to znamená atomů molekuly, které se mohou podílet na tvorbě kovalentních vazeb s atomy jiných molekul nebo monomerů.

Tato vlastnost je také důležitá, protože je úzce spjata se strukturou polymerů, které tvoří, jak je podrobně uvedeno níže.

Bifunkčnost: Lineární polymer

Monomery jsou bifunkční, pokud mají pouze dvě vazebná místa s jinými monomery; to znamená, že monomer může tvořit pouze dvě kovalentní vazby s jinými monomery a tvoří pouze lineární polymery.

Příklady lineárních polymerů zahrnují ethylenglykol a aminokyseliny.

Polyfunkční monomery - trojrozměrné polymery

Existují monomery, které mohou být spojeny s více než dvěma monomery a tvoří strukturální jednotky s nejvyšší funkčností.

Nazývají se polyfunkční a jedná se o ty, které produkují rozvětvené, síťové nebo trojrozměrné polymerní makromolekuly; jako například polyethylen.

Kostra nebo centrální struktura

S dvojnou vazbou mezi uhlíkem a uhlíkem

Existují monomery, které mají ve své struktuře centrální skelet tvořený alespoň dvěma atomy uhlíku spojenými dvojnou vazbou (C = C).

Na druhé straně tento řetězec nebo centrální struktura má postranně vázané atomy, které se mohou měnit za vzniku jiného monomeru. (R ₂ C = CR ₂).

Pokud je kterýkoli z R řetězců modifikován nebo substituován, získá se jiný monomer. Když se tyto nové monomery spojí, vytvoří také odlišný polymer.

Příklady této skupiny monomerů jsou propylenglykol (H ₂ C = CH ₃ H), tetrafluorethylen (F ₂ C = CF ₂) a vinylchlorid (H ₂ C = CClH).

Dvě funkční skupiny ve struktuře

Ačkoli existují monomery, které mají pouze jednu funkční skupinu, existuje široká skupina monomerů, které mají ve své struktuře dvě funkční skupiny.

Aminokyseliny jsou toho dobrým příkladem. Mají funkční skupinu, amino (-NH ₂) a kyselé funkční skupinu karboxylové kyseliny (-COOH), připojené k centrálnímu atomu uhlíku.

Tato vlastnost, že se jedná o difunkční monomer, mu také dává schopnost vytvářet dlouhé polymerní řetězce, jako je přítomnost dvojných vazeb.

Funkční skupiny

Obecně jsou vlastnosti přítomných polymerů dány atomy, které tvoří postranní řetězce monomerů. Tyto řetězce tvoří funkční skupiny organických sloučenin.

Existují rodiny organických sloučenin, jejichž vlastnosti jsou dány funkčními skupinami nebo postranními řetězci. Příkladem je karboxylová funkční skupina R - COOH, amino skupina R - NH ₂, alkohol R - OH, a mnoho dalších, které se účastní v polymeračních reakcích.

Spojení stejných nebo různých monomerů

Unie stejných monomerů

Monomery mohou tvořit různé třídy polymerů. Monomery stejného typu nebo stejného typu mohou být sjednoceny a generovat takzvané homopolymery.

Jako příklad lze uvést styren, monomer, který tvoří polystyren. Škrob a celulóza jsou také příklady homopolymerů tvořených dlouhými rozvětvenými řetězci monomerní glukózy.

Unie různých monomerů

Spojení různých monomerů tvoří kopolymery. Jednotky se opakují v různých počtech, pořadích nebo sekvencích v celé struktuře polymerních řetězců (ABBBAABAA-…).

Jako příklad kopolymerů lze uvést nylon, polymer vytvořený opakováním jednotek dvou různých monomerů. Jedná se o dikarboxylovou kyselinu a diaminovou molekulu, které jsou spojeny kondenzací v ekvimolárních (stejných) poměrech.

Různé monomery mohou být také spojeny v nestejných poměrech, jako v případě tvorby specializovaného polyethylenu, jehož základní strukturou je 1-oktenový monomer plus ethylenový monomer.

Druhy monomerů

Existuje mnoho charakteristik, které umožňují stanovení různých typů monomerů, mezi které patří jejich původ, funkčnost, struktura, typ polymeru, který tvoří, jak polymerují a jejich kovalentní vazby.

Přírodní monomery

- Existují monomery přírodního původu, jako je isopren, který se získává z mízy nebo latexu rostlin a který je také monomerní strukturou přírodního kaučuku.

- Některé aminokyseliny produkované hmyzem tvoří fibroin nebo hedvábný protein. Také existují aminokyseliny, které tvoří polymerní keratin, což je protein ve vlně produkovaný zvířaty, jako jsou ovce.

- Přírodní monomery jsou také základní strukturní jednotky biomolekul. Monosacharidová glukóza se například váže s jinými molekulami glukózy za vzniku různých typů uhlohydrátů, jako je škrob, glykogen, celulóza.

- Aminokyseliny, na druhé straně, mohou tvořit širokou škálu polymerů známých jako proteiny. Je to proto, že existuje dvacet druhů aminokyselin, které mohou být spojeny v libovolném pořadí; a proto nakonec tvoří jeden nebo druhý protein s vlastní strukturální charakteristikou.

- Mononukleotidy, které tvoří makromolekuly nazývané nukleové kyseliny DNA a RNA, jsou v této kategorii také velmi důležité monomery.

Syntetické monomery

- Mezi umělými nebo syntetickými monomery (které jsou četné) můžeme zmínit některé, z nichž se vyrábějí různé druhy plastů; jako vinylchlorid, který tvoří polyvinylchlorid nebo PVC; a ethylen plyn (H ₂ C = CH ₂), a jeho polyethylen polymer.

Je dobře známo, že s těmito materiály lze stavět mimo jiné celou řadu nádob, lahví, domácích předmětů, hraček, stavebních materiálů.

-The tetrafluorethylen monomer (F ₂ C = CF ₂) se zjistí, tvořícího polymer, známý pod obchodním názvem Teflon.

- Molekula kaprolaktamu odvozená od toluenu je mimo jiné nezbytná pro syntézu nylonu.

- Existuje několik skupin akrylových monomerů, které jsou klasifikovány podle složení a funkce. Mezi ně patří mimo jiné akrylamid a methakrylamid, akrylát, akryly s fluorem.

Nepolární a polární monomery

Tato klasifikace se provádí podle rozdílu elektronegativity atomů, které tvoří monomer. Když je patrný rozdíl, vytvoří se polární monomery; například polární aminokyseliny, jako je threonin a asparagin.

Když je rozdíl elektronegativity nulový, monomery jsou nepolární. Mezi jinými jsou nepolární aminokyseliny, jako je tryptofan, alanin, valin; a také nepolární monomery, jako je vinylacetát.

Cyklické nebo lineární monomery

Podle tvaru nebo uspořádání atomů ve struktuře monomerů je lze klasifikovat jako cyklické monomery, jako je prolin, ethylenoxid; lineární nebo alifatické, jako je mezi jinými mnoho aminokyselin valin, ethylenglykol.

Příklady

Kromě těch, které již byly zmíněny, existují následující další příklady monomerů:

-Formaldehyd

-Furfural

-Ardanol

-Galaktóza

-Styren

-Polyvinylalkohol

- Izopren

-Mastné kyseliny

-Epoxidy

-Ačkoli nebyly zmíněny, existují monomery, jejichž struktury nejsou sycené, ale síry, fosforu nebo atomy křemíku.

Reference

1. Carey F. (2006). Organická chemie. (6. ed.). Mexiko: Mc Graw Hill.
2. Editors of Encyclopedia Britannica. (2015, 29. dubna). Monomer: chemická sloučenina. Převzato z: britannica.com
3. Mathews, Holde a Ahern. (2002). Biochemistry (3. vydání). Madrid: PEARSON
4. Polymery a monomery. Obnoveno z: materialsworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Monomer. Převzato z: en.wikipedia.org