Monomeren en polymeren in de chemie

Een monomeer is een type molecuul dat chemisch aan andere moleculen in een lange keten kan binden; een polymeer is een keten van een niet-gespecificeerd aantal monomeren. In wezen zijn monomeren de bouwstenen van polymeren, die complexere moleculen zijn. Monomeren - herhalende moleculaire eenheden - zijn verbonden in polymeren door covalente bindingen.

monomeren

Het woord monomeer komt van mono- (een en -mer (een deel). Monomeren zijn kleine moleculen die herhaald kunnen worden samengevoegd om complexere moleculen te vormen die polymeren worden genoemd. Monomeren vormen polymeren door chemische bindingen te vormen of supramoleculair te binden via een proces dat polymerisatie wordt genoemd.

Soms worden polymeren gemaakt van gebonden groepen van monomeersubeenheden (tot enkele tientallen monomeren) die oligomeren worden genoemd. Om in aanmerking te komen als oligomeer, moeten de eigenschappen van het molecuul aanzienlijk veranderen als een of enkele subeenheden worden toegevoegd of verwijderd. Voorbeelden van oligomeren omvatten collageen en vloeibare paraffine.

Een verwante term is "monomeer eiwit", wat een eiwit is dat bindt om een ​​multiproteïne complex te maken. Monomeren zijn niet alleen bouwstenen van polymeren, maar zijn op zichzelf al belangrijke moleculen, die niet noodzakelijkerwijs polymeren vormen tenzij de omstandigheden goed zijn.

Voorbeelden van monomeren

Voorbeelden van monomeren omvatten vinylchloride (dat polymeriseert tot polyvinylchloride of PVC), glucose (dat polymeriseert tot zetmeel, cellulose, laminarine en glucanen) en aminozuren (die polymeriseren tot peptiden, polypeptiden en eiwitten). Glucose is het meest voorkomende natuurlijke monomeer, dat polymeriseert door glycosidebindingen te vormen.

polymeren

Het woord polymeer komt van poly- (veel) en -mer (een deel). Een polymeer kan een natuurlijk of synthetisch macromolecuul zijn dat bestaat uit zich herhalende eenheden van een kleiner molecuul (monomeren). Hoewel veel mensen de term 'polymeer' en 'plastic' door elkaar gebruiken, vormen polymeren een veel grotere klasse moleculen die kunststoffen bevatten, plus vele andere materialen, zoals cellulose, barnsteen en natuurlijk rubber.

Verbindingen met een lager molecuulgewicht kunnen worden onderscheiden door het aantal monomere subeenheden dat ze bevatten. De termen dimeer, trimeer, tetrameer, pentameer, hexameer, heptameer, octameer, nonameer, decameer, dodecameer, eicosameer reflecteren moleculen die 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 en 20 bevatten monomeereenheden.

Voorbeelden van polymeren

Voorbeelden van polymeren omvatten kunststoffen zoals polyethyleen, siliconen zoals domme stopverf, biopolymeren zoals cellulose en DNA, natuurlijke polymeren zoals rubber en schellak, en vele andere belangrijke macromoleculen.

Groepen monomeren en polymeren

De klassen van biologische moleculen kunnen worden gegroepeerd in de typen polymeren die ze vormen en de monomeren die als subeenheden werken:

• Lipids - polymeren die diglyceriden worden genoemd, triglyceriden; monomeren zijn glycerol en vetzuren
• eiwitten - polymeren staan ​​bekend als polypeptiden; monomeren zijn aminozuren
• Nucleïnezuren - polymeren zijn DNA en RNA; monomeren zijn nucleotiden, die op hun beurt bestaan ​​uit een stikstofbase, pentosesuiker en fosfaatgroep
• koolhydraten - polymeren zijn polysachariden en disachariden *; monomeren zijn monosachariden (eenvoudige suikers)

* Technisch gezien zijn diglyceriden en triglyceriden geen echte polymeren omdat ze zich vormen via dehydratatiesynthese van kleinere moleculen, niet uit de end-to-end-koppeling van monomeren die echte polymerisatie kenmerkt.

Hoe polymeren worden gevormd

Polymerisatie is het proces van covalente binding van de kleinere monomeren in het polymeer. Tijdens de polymerisatie gaan chemische groepen verloren uit de monomeren zodat ze kunnen samenkomen. In het geval van biopolymeren van koolhydraten is dit een uitdrogingsreactie waarbij water wordt gevormd.

Bronnen en verder lezen

• Cowie, J.M.G. en Valeria Arrighi. "Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials," 3e ed. Boca Taton: CRC Press, 2007. 
• Sperling, Leslie H. "Inleiding tot Physical Polymer Science," 4de ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.  
• Young, Robert J. en Peter A. Lovell. "Inleiding tot polymeren", 3e ed. Boca Raton, LA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011.