МОНОМЕРЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Эти мономеры представляют собой небольшие или простые молекулы , которые составляют основную или существенную структурную единицу больший или сложные молекулы , называемые полимерами. Мономер - это слово греческого происхождения, означающее моно, одно и простое, часть.

Когда один мономер соединяется с другим, образуется димер. Когда этот, в свою очередь, соединяется с другим мономером, он образует тример, и так далее, пока не образуются короткие цепи, называемые олигомерами, или более длинные цепи, которые называются полимерами.

Источник: Ардоник через Flickr

Мономеры связываются или полимеризуются, образуя химические связи, разделяя пары электронов; то есть они объединены связями ковалентного типа.

На изображении выше кубы представляют мономеры, которые связаны двумя гранями (двумя связями), образуя наклонную башню.

Это объединение мономеров известно как полимеризация. Мономеры одного или разных типов могут быть соединены, и количество ковалентных связей, которые они могут установить с другой молекулой, будет определять структуру полимера, который они образуют (линейные, наклонные цепи или трехмерные структуры).

Молекула полистирола. Пример мономера (красный прямоугольник)

Существует множество мономеров, среди которых есть мономеры природного происхождения. Они принадлежат и создают органические молекулы, называемые биомолекулами, присутствующими в структуре живых существ.

Например, аминокислоты, из которых состоят белки; моносахаридные единицы углеводов; и мононуклеотиды, составляющие нуклеиновые кислоты. Существуют также синтетические мономеры, которые позволяют производить бесчисленное множество инертных полимерных продуктов, таких как краски и пластмассы.

Можно упомянуть два из тысяч примеров, которые можно привести, такие как тетрафторэтилен, который образует полимер, известный как тефлон, или мономеры фенол и формальдегид, которые образуют полимер, называемый бакелитом.

Характеристики мономера

Мономеры связаны ковалентными связями

Атомы, участвующие в образовании мономера, удерживаются вместе прочными и стабильными связями, такими как ковалентная связь. Точно так же мономеры полимеризуются или связываются с другими мономерными молекулами через эти связи, придавая полимерам прочность и стабильность.

Эти ковалентные связи между мономерами могут быть образованы химическими реакциями, которые будут зависеть от атомов, составляющих мономер, наличия двойных связей и других характеристик, которые имеют структуру мономера.

Процесс полимеризации может происходить по одной из трех следующих реакций: конденсации, присоединения или с помощью свободных радикалов. У каждого из них есть свои механизмы и режим роста.

Функциональность мономеров и структура полимера

Мономер может связываться по крайней мере с двумя другими молекулами мономера. Это свойство или характеристика, известная как функциональность мономеров, позволяет им быть структурными единицами макромолекул.

Мономеры могут быть бифункциональными или полифункциональными, в зависимости от активных или реактивных участков мономера; то есть атомов молекулы, которые могут участвовать в образовании ковалентных связей с атомами других молекул или мономеров.

Эта характеристика также важна, так как она тесно связана со структурой входящих в нее полимеров, как подробно описано ниже.

Бифункциональность: линейный полимер

Мономеры являются бифункциональными, если они имеют только два сайта связывания с другими мономерами; то есть мономер может образовывать только две ковалентные связи с другими мономерами и образует только линейные полимеры.

Примеры линейных полимеров включают этиленгликоль и аминокислоты.

Полифункциональные мономеры - трехмерные полимеры

Есть мономеры, которые могут быть соединены более чем с двумя мономерами и образуют структурные единицы с наибольшей функциональностью.

Их называют полифункциональными, и они образуют разветвленные, сетчатые или трехмерные полимерные макромолекулы; например, полиэтилен.

Скелет или центральная структура

С двойной связью между углеродом и углеродом

Есть мономеры, которые имеют центральный скелет в своей структуре, состоящий по крайней мере из двух атомов углерода, связанных двойной связью (C = C).

В свою очередь, эта цепочка или центральная структура имеет поперечно связанные атомы, которые могут изменяться с образованием другого мономера. (R ₂ C = CR ₂ ).

Если какая-либо из R-цепей модифицирована или замещена, получается другой мономер. Кроме того, когда эти новые мономеры объединяются, они образуют другой полимер.

Примерами этой группы мономеров являются пропилен (H ₂ C = CH ₃ H), тетрафторэтилен (F ₂ C = CF ₂ ) и винилхлорид (H ₂ C = CClH).

Две функциональные группы в структуре

Хотя есть мономеры, которые имеют только одну функциональную группу, существует широкая группа мономеров, которые имеют две функциональные группы в своей структуре.

Аминокислоты - хороший тому пример. Они имеют функциональную аминогруппу (-NH ₂ ) и функциональную группу карбоновой кислоты (-COOH), присоединенные к центральному атому углерода.

Эта характеристика того, что он является дифункциональным мономером, также дает ему способность образовывать длинные полимерные цепи, такие как наличие двойных связей.

Функциональные группы

В общем, свойства, присутствующие в полимерах, определяются атомами, которые образуют боковые цепи мономеров. Эти цепи составляют функциональные группы органических соединений.

Существуют семейства органических соединений, характеристики которых задаются функциональными группами или боковыми цепями. Примером является функциональная группа карбоновой кислоты R-COOH, аминогруппа R-NH ₂ , спирт R-OH, среди многих других, которые участвуют в реакциях полимеризации.

Объединение одинаковых или разных мономеров

Союз равных мономеров

Мономеры могут образовывать разные классы полимеров. Мономеры одного и того же типа или одного типа могут быть объединены и образовывать так называемые гомополимеры.

В качестве примера можно упомянуть стирол, мономер, образующий полистирол. Крахмал и целлюлоза также являются примерами гомополимеров, состоящих из длинных разветвленных цепей мономера глюкозы.

Союз разных мономеров

Объединение различных мономеров образует сополимеры. Единицы повторяются в разном количестве, порядке или последовательности по всей структуре полимерных цепей (ABBBAABAA-…).

В качестве примера сополимеров можно упомянуть нейлон, полимер, образованный повторяющимися звеньями двух разных мономеров. Это дикарбоновая кислота и молекула диамина, которые соединяются посредством конденсации в эквимолярных (равных) пропорциях.

Различные мономеры также могут быть соединены в неравных пропорциях, как в случае образования специализированного полиэтилена, имеющего мономер 1-октена плюс мономер этилена в качестве своей основной структуры.

Типы мономеров

Существует множество характеристик, которые позволяют установить различные типы мономеров, среди которых их происхождение, функциональность, структура, тип полимера, который они образуют, как они полимеризуются и их ковалентные связи.

Природные мономеры

-Существуют мономеры природного происхождения, такие как изопрен, который получают из сока или латекса растений, и который также является мономерной структурой натурального каучука.

-Некоторые аминокислоты, вырабатываемые насекомыми, образуют фиброин или белок шелка. Кроме того, есть аминокислоты, которые образуют полимерный кератин, белок шерсти, производимый такими животными, как овцы.

-Среди природных мономеров также находятся основные структурные единицы биомолекул. Моносахарид глюкоза, например, связывается с другими молекулами глюкозы с образованием различных типов углеводов, таких как крахмал, гликоген, целлюлоза и другие.

-Аминокислоты, с другой стороны, могут образовывать широкий спектр полимеров, известных как белки. Это потому, что существует двадцать типов аминокислот, которые могут быть связаны в любом произвольном порядке; и, следовательно, они в конечном итоге образуют тот или иной белок со своими собственными структурными характеристиками.

-Мононуклеотиды, которые образуют макромолекулы, называемые нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК соответственно, также являются очень важными мономерами в этой категории.

Синтетические мономеры

-Среди искусственных или синтетических мономеров (которых много) можно упомянуть некоторые, из которых изготавливаются различные разновидности пластмасс; как винилхлорид, который образует поливинилхлорид или ПВХ; и газообразный этилен (H ₂ C = CH ₂ ) и его полиэтиленовый полимер.

Хорошо известно, что из этих материалов можно создавать самые разные контейнеры, бутылки, предметы домашнего обихода, игрушки, строительные материалы и другие.

-Мономер тетрафторэтилена (F ₂ C = CF ₂ ) образует полимер, коммерчески известный как тефлон.

-Молекула капролактама, полученная из толуола, необходима для синтеза нейлона, среди многих других.

-Существует несколько групп акриловых мономеров, которые классифицируются по составу и функциям. Среди них акриламид и метакриламид, акрилат, акрилы с фтором и другие.

Неполярные и полярные мономеры

Эта классификация проводится по разности электроотрицательностей атомов, составляющих мономер. Когда есть заметная разница, образуются полярные мономеры; например, полярные аминокислоты, такие как треонин и аспарагин.

Когда разность электроотрицательностей равна нулю, мономеры неполярны. Среди неполярных аминокислот есть триптофан, аланин, валин; а также неполярные мономеры, такие как винилацетат.

Циклические или линейные мономеры

По форме или организации атомов в структуре мономеров их можно классифицировать как циклические мономеры, такие как пролин, оксид этилена; линейные или алифатические, такие как аминокислота валин, этиленгликоль среди многих других.

Примеры

В дополнение к уже упомянутым, есть следующие дополнительные примеры мономеров:

и формальдегид

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

-стирол

-Поливиниловый спирт

-Изопрен

-Жирные кислоты

-Epoxides

-И хотя они не были упомянуты, есть мономеры, структура которых не карбонатная, а сульфурированная, фосфорная или имеет атомы кремния.

Ссылки

1. Кэри Ф. (2006). Органическая химия. (6-е изд.). Мексика: Мак Гроу Хилл.
2. Редакторы Британской энциклопедии. (2015, 29 апреля). Мономер: химическое соединение. Взято с: britannica.com
3. Мэтьюз, Холд и Ахерн. (2002). Биохимия (3-е изд.). Мадрид: ПИРСОН
4. Полимеры и мономеры. Получено с: materialsworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Мономер. Взято с: en.wikipedia.org