Monomer je struktura koja se ponavlja ili jedinica unutar vrste velike molekule poznate kao polimer. Riječ dolazi od grčkog mono što znači jedan i meros što znači dio; to je jedan od mnogih sličnih dijelova dugog lanca koji čini molekulu. Monomeri se međusobno vežu kako bi tvorili polimere tijekom kemijske reakcije zvane polimerizacija, gdje se molekule povezuju dijeleći elektrone u takozvanoj kovalentnoj vezi. Oni se također mogu povezati jedni s drugima kako bi tvorili manje strukture: dimer se sastoji od dva monomera i trimera, na primjer. Polimeri se mogu sastojati od više tisuća ovih jedinica.
Strukturna svojstva polimera ovise o rasporedu monomera od kojih se sastoji. To može utjecati na njegovu topljivost u vodi, točku taljenja, kemijsku reaktivnost ili trajnost. Dva polimera mogu sadržavati iste molekule monomera, ali zbog svog rasporeda mogu imati različita svojstva.
Lijepljenje
Ključna značajka monomerne jedinice je njezina sposobnost povezivanja s najmanje dvije druge molekule. Broj molekula s kojima se jedinica može povezati određen je brojem aktivnih mjesta na kojima se mogu formirati kovalentne veze. Ako se može spojiti samo s dvije druge molekule, nastaju strukture nalik lancima. Ako se može povezati s tri ili više drugih monomera, mogu se izgraditi napredniji, trodimenzionalni, umreženi polimeri. Element ugljik čini osnovu većine polimera, jer je jedan od rijetkih elemenata koji se mogu vezati u četiri različita smjera s četiri druga atoma.
Proces vezivanja ne uključuje nužno dvije monomerne jedinice koje se jednostavno spajaju. U mnogim slučajevima, svaka jedinica gubi jedan ili dva atoma, koji tvore drugi proizvod. Na primjer, jedna jedinica može dati atom vodika, a druga hidroksilnu, ili vodik-kisik, skupinu kako bi formirala vezu, proizvodeći vodu (H2O) kao nusproizvod. Ova vrsta polimerizacije poznata je kao reakcija kondenzacije.
Vrste polimera
Polimer koji se u potpunosti sastoji od jedne vrste monomerne jedinice naziva se homopolimer. Ako postoji više od jedne vrste jedinice, to je poznato kao kopolimer. Oni se mogu grupirati u različite kategorije, ovisno o tome kako su jedinice raspoređene:
Naizmjenično: dvije različite jedinice se izmjenjuju jedna s drugom, na primjer, …ABABAB…
Periodično: ponavlja se zadani niz jedinica, na primjer, …ABCABCABC…
Blok: dva ili više različitih homopolimera su međusobno vezani, na primjer, …AAAABBBB…
Statistički: slijed jedinica nema fiksni uzorak, ali su određene kombinacije vjerojatnije od drugih
Slučajan: slijed nema vidljiv uzorak
Prirodni monomeri
Jedan od najčešćih prirodnih monomera je glukoza, jednostavni ugljikohidrat. Može se spojiti s drugim molekulama glukoze na različite načine kako bi nastao niz različitih polimera. Celuloza, koja se nalazi u staničnim stijenkama biljaka, sastoji se od lanaca molekula glukoze dugih do 10,000 XNUMX ili više jedinica, dajući joj vlaknastu strukturu. U škrobu, jedinice glukoze tvore razgranate lance. Brojni krajevi grana tvore točke na kojima enzimi mogu početi razgrađivati molekulu, čineći je lakše probavljivom od celuloze.
Drugi primjeri su aminokiseline, koje se mogu spojiti kako bi tvorile proteine, i nukleotidi, koji se mogu polimerizirati zajedno s određenim spojevima ugljikohidrata kako bi tvorili DNA i RNA, molekule na kojima se temelji sav poznati život. Izopren, ugljikovodični spoj koji se nalazi u mnogim biljkama, može se polimerizirati u prirodnu gumu. Elastičnost ove tvari je posljedica činjenice da jedinice tvore smotane lance koji se mogu rastegnuti i koji će se nakon otpuštanja skupiti natrag u smotano stanje.
Umjetni polimeri
Proizvedeno je mnogo sintetičkih polimera, a oni uključuju svakodnevne materijale kao što su plastika i ljepila. Često su monomeri od kojih su izgrađeni prirodni spojevi, iako se često mogu proizvoditi sintetički. U većini slučajeva, ti spojevi su ugljikovodici – molekule koje sadrže samo ugljik i vodik.
Jedan primjer je etilen (C2H4, jednostavan ugljikovodik koji proizvode biljke, ali se u velikoj mjeri proizvodi iz nafte. Može se polimerizirati da nastane polietilen — koji se ponekad naziva polietilen — najčešće korištena plastika. U suštini, to je napravljeno pretvaranjem dvostruke veze između dva atoma ugljika etilena u jednostruku vezu, ostavljajući svaki od njih u stanju stvoriti još jednu jednostruku vezu sa susjednim atomom ugljika i dopuštajući stvaranje dugih lanaca. Drugi primjeri su propilen i stiren, koji se koriste za proizvodnja polipropilena, odnosno polistirena.