Monomērs ir atkārtota struktūra vai vienība lielas molekulas veidā, kas pazīstams kā polimērs. Vārds cēlies no grieķu valodas mono, kas nozīmē viens un meros, kas nozīmē daļa; tā ir viena no daudzām līdzīgām garās ķēdes daļām, kas veido molekulu. Monomēri savienojas kopā, veidojot polimērus ķīmiskās reakcijas laikā, ko sauc par polimerizāciju, kur molekulas savienojas, daloties ar elektroniem tā sauktajā kovalentajā saitē. Tie var arī savienoties viens ar otru, veidojot mazākas struktūras: dimērs sastāv no diviem monomēriem un trimers, piemēram, trim. Polimēri var sastāvēt no daudziem tūkstošiem šo vienību.
Polimēra strukturālās īpašības ir atkarīgas no to monomēru izvietojuma, no kuriem tas sastāv. Tas var ietekmēt tā šķīdību ūdenī, kušanas temperatūru, ķīmisko reaktivitāti vai izturību. Divi polimēri var saturēt vienas un tās pašas monomēra molekulas, taču to izvietojuma dēļ tiem var būt dažādas īpašības.
Galvojumi
Monomēra vienības galvenā iezīme ir tās spēja savienoties ar vismaz divām citām molekulām. To molekulu skaitu, ar kurām vienība spēj savienoties, nosaka aktīvo vietu skaits, kurās var veidoties kovalentās saites. Ja tas var savienoties tikai ar divām citām molekulām, veidojas ķēdei līdzīgas struktūras. Ja tas var savienoties ar trim vai vairākiem citiem monomēriem, var izveidot progresīvākus trīsdimensiju šķērssaistītus polimērus. Elements ogleklis veido pamatu lielākajai daļai polimēru, jo tas ir viens no nedaudzajiem elementiem, kas var savienoties četros dažādos virzienos ar četriem citiem atomiem.
Saistīšanas process ne vienmēr ietver divu monomēru vienību vienkāršu savienošanu. Daudzos gadījumos katra vienība zaudē vienu vai divus atomus, kas veido citu produktu. Piemēram, viena vienība var atteikties no ūdeņraža atoma, bet otra – no hidroksilgrupas vai ūdeņraža-skābekļa grupas, lai izveidotu saiti, kā blakusproduktu veidojot ūdeni (H2O). Šis polimerizācijas veids ir pazīstams kā kondensācijas reakcija.
Polimēru veidi
Polimēru, kas pilnībā sastāv no viena veida monomēra vienības, sauc par homopolimēru. Ja ir vairāk nekā viena veida vienības, to sauc par kopolimēru. Tos var grupēt dažādās kategorijās atkarībā no tā, kā vienības ir sakārtotas:
Pārmaiņus: divas dažādas vienības mijas viena ar otru, piemēram, …ABABAB…
Periodisks: tiek atkārtota noteikta vienību secība, piemēram, …ABCABCABC…
Bloks: divi vai vairāki dažādi homopolimēri ir savienoti kopā, piemēram, …AAAABBBB…
Statistika: vienību secībai nav fiksēta modeļa, taču noteiktas kombinācijas ir biežākas nekā citas
Nejauši: secībai nav saskatāma modeļa
Dabiskie monomēri
Viens no visizplatītākajiem dabiskajiem monomēriem ir glikoze, vienkāršs ogļhidrāts. Tas var dažādos veidos savienoties ar citām glikozes molekulām, veidojot vairākus dažādus polimērus. Celuloze, kas atrodama augu šūnu sieniņās, sastāv no glikozes molekulu ķēdēm, kuru garums ir līdz 10,000 XNUMX vai vairāk vienībām, piešķirot tai šķiedrainu struktūru. Cietes sastāvā glikozes vienības veido sazarotas ķēdes. Daudzi zaru gali veido punktus, kuros fermenti var sākt sadalīt molekulu, padarot to vieglāk sagremojamu nekā celuloze.
Citi piemēri ir aminoskābes, kas var savienoties kopā, veidojot olbaltumvielas, un nukleotīdi, kas var polimerizēties kopā ar noteiktiem ogļhidrātu savienojumiem, veidojot DNS un RNS, molekulas, uz kurām balstās visa zināmā dzīvība. Izoprēns, ogļūdeņraža savienojums, kas atrodams daudzos augos, var polimerizēties dabiskajā kaučukā. Šīs vielas elastība ir saistīta ar to, ka vienības veido saritinātas ķēdes, kuras var izstiept un kuras, atbrīvojoties, atkal saraujas saritinātā stāvoklī.
Mākslīgie polimēri
Ir ražoti daudzi sintētiskie polimēri, un tie ietver ikdienas materiālus, piemēram, plastmasu un līmvielas. Bieži vien monomēri, no kuriem tie ir izgatavoti, ir dabā sastopami savienojumi, lai gan tos bieži var ražot sintētiski. Vairumā gadījumu šie savienojumi ir ogļūdeņraži – molekulas, kas satur tikai oglekli un ūdeņradi.
Viens piemērs ir etilēns (C2H4, vienkāršs ogļūdeņradis, ko ražo augi, bet ko lielā apjomā ražo no naftas. To var polimerizēt, veidojot polietilēnu — dažreiz sauktu par polietilēnu — visbiežāk izmantoto plastmasu. Būtībā tas ir izveidots, pārvēršot dubultsaiti starp diviem etilēna oglekļa atomiem par vienotu saiti, ļaujot katram izveidot vēl vienu atsevišķu saiti ar blakus esošo oglekļa atomu, un ļaujot veidoties garām ķēdēm. Citi piemēri ir propilēns un stirols, ko izmanto, lai ražo attiecīgi polipropilēnu un polistirolu.