MONOMÉRY: CHARAKTERISTIKY, TYPY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto monoméry sú malé, alebo monoméry, ktoré tvoria základnú alebo základný stavebný jednotku väčšie alebo komplexné molekuly zvané polyméry. Monomér je slovo gréckeho pôvodu, ktoré znamená mono, jednu a iba časť.

Keď sa jeden monomér spojí s druhým, vytvorí sa dimér. Keď sa tento spojí s ďalším monomérom, vytvorí trimér a tak ďalej, až kým sa nevytvoria krátke reťazce nazývané oligoméry alebo dlhšie reťazce, ktoré sa nazývajú polyméry.

Zdroj: Ardonik cez Flickr

Monoméry sa viažu alebo polymerizujú vytváraním chemických väzieb zdieľaním párov elektrónov; to znamená, že sú spojené väzbami kovalentného typu.

Na obrázku vyššie reprezentujú kocky monoméry, ktoré sú spojené dvoma plochami (dvoma väzbami), aby vytvorili šikmú vežu.

Toto spojenie monomérov je známe ako polymerizácia. Môžu sa spojiť monoméry rovnakého alebo odlišného typu a počet kovalentných väzieb, ktoré môžu vytvoriť s inou molekulou, určí štruktúru polyméru, ktorý tvoria (lineárne, šikmé reťazce alebo trojrozmerné štruktúry).

Molekula polystyrénu. Príklad monoméru (červený obdĺžnik)

Existuje veľké množstvo monomérov, medzi ktorými sú tie, ktoré sú prírodného pôvodu. Patria k organickým molekulám nazývaným biomolekuly, ktoré sú prítomné v štruktúre živých bytostí.

Napríklad aminokyseliny, ktoré tvoria proteíny; monosacharidové jednotky uhľohydrátov; a mononukleotidy, ktoré tvoria nukleové kyseliny. Existujú tiež syntetické monoméry, ktoré umožňujú vyrábať nespočetné množstvo inertných polymérnych produktov, ako sú farby a plasty.

Možno uviesť dva z tisícov príkladov, ako je napríklad tetrafluóretylén, ktorý tvorí polymér známy ako teflon, alebo monoméry fenol a formaldehyd, ktoré tvoria polymér nazývaný bakelit.

Vlastnosti monomérov

Monoméry sú spojené kovalentnými väzbami

Atómy, ktoré sa podieľajú na tvorbe monoméru, sú držané pohromade silnými a stabilnými väzbami, ako je kovalentná väzba. Podobne monoméry prostredníctvom týchto väzieb polymerizujú alebo sa viažu s inými monomérnymi molekulami, čo dáva polymérom pevnosť a stabilitu.

Tieto kovalentné väzby medzi monomérmi môžu byť tvorené chemickými reakciami, ktoré budú závisieť od atómov, ktoré tvoria monomér, od prítomnosti dvojitých väzieb a ďalších charakteristík, ktoré majú štruktúru monoméru.

Polymerizačný proces môže prebiehať jednou z troch nasledujúcich reakcií: kondenzáciou, adíciou alebo voľnými radikálmi. Každá z nich má svoje vlastné mechanizmy a režim rastu.

Funkcie monomérov a štruktúra polyméru

Monomér sa môže viazať s najmenej dvoma ďalšími molekulami monoméru. Táto vlastnosť alebo charakteristika je to, čo je známe ako funkčnosť monomérov a čo im umožňuje byť štruktúrnymi jednotkami makromolekúl.

Monoméry môžu byť bifunkčné alebo polyfunkčné v závislosti od aktívnych alebo reaktívnych miest monoméru; to znamená atómov molekuly, ktoré sa môžu podieľať na tvorbe kovalentných väzieb s atómami iných molekúl alebo monomérov.

Táto charakteristika je tiež dôležitá, pretože je úzko spojená so štruktúrou polymérov, ktoré tvoria, ako je podrobne uvedené nižšie.

Bifunkčnosť: lineárny polymér

Monoméry sú bifunkčné, ak majú iba dve väzobné miesta s inými monomérmi; to znamená, že monomér môže tvoriť iba dve kovalentné väzby s inými monomérmi a tvorí iba lineárne polyméry.

Príklady lineárnych polymérov zahŕňajú etylénglykol a aminokyseliny.

Polyfunkčné monoméry - trojrozmerné polyméry

Existujú monoméry, ktoré môžu byť spojené s viac ako dvoma monomérmi a tvoria štruktúrne jednotky s najvyššou funkčnosťou.

Nazývajú sa polyfunkčné a sú to také, ktoré produkujú rozvetvené, sieťové alebo trojrozmerné polymérne makromolekuly; napríklad polyetylén.

Kostra alebo centrálna štruktúra

S dvojitou väzbou medzi uhlíkom a uhlíkom

Existujú monoméry, ktoré majú vo svojej štruktúre centrálny skelet tvorený najmenej dvoma atómami uhlíka spojenými dvojitou väzbou (C = C).

Tento reťazec alebo centrálna štruktúra má naopak bočné viazané atómy, ktoré sa môžu meniť za vzniku odlišného monoméru. (R ₂ C = CR ₂ ).

Pokiaľ je ktorýkoľvek z R reťazcov modifikovaný alebo substituovaný, získa sa iný monomér. Keď sa tieto nové monoméry spoja, vytvoria tiež iný polymér.

Príklady tejto skupiny monomérov zahŕňajú propylénglykol (H ₂ C = CH ₃ H), tetrafluóretylén (F ₂ C = CF ₂ ) a vinylchloridu (H ₂ C = CClH).

Dve funkčné skupiny v štruktúre

Aj keď existujú monoméry, ktoré majú iba jednu funkčnú skupinu, existuje široká skupina monomérov, ktoré majú vo svojej štruktúre dve funkčné skupiny.

Aminokyseliny sú toho dobrým príkladom. Majú funkčnú skupinu, amino (-NH ₂ ) a kyslé funkčnú skupinu karboxylovej kyseliny (-COOH), pripojené k centrálnemu atómu uhlíka.

Táto vlastnosť, že ide o difunkčný monomér, mu tiež dáva schopnosť tvoriť dlhé polymérne reťazce, ako je prítomnosť dvojitých väzieb.

Funkčné skupiny

Všeobecne sú vlastnosti prítomných polymérov dané atómami, ktoré tvoria bočné reťazce monomérov. Tieto reťazce tvoria funkčné skupiny organických zlúčenín.

Existujú rodiny organických zlúčenín, ktorých vlastnosti sú dané funkčnými skupinami alebo bočnými reťazcami. Príkladom je karboxylová funkčná skupina R - COOH, amino skupina R - NH ₂ , alkohol R - OH, a mnoho ďalších, ktoré sa zúčastňujú v polymerizačných reakciách.

Únia rovnakých alebo rôznych monomérov

Únia rovnakých monomérov

Monoméry môžu tvoriť rôzne triedy polymérov. Monoméry rovnakého typu alebo rovnakého typu môžu byť spojené a vytvárať takzvané homopolyméry.

Ako príklad možno uviesť styrén, monomér, ktorý tvorí polystyrén. Škrob a celulóza sú tiež príkladmi homopolymérov tvorených dlhými rozvetvenými reťazcami monomérnej glukózy.

Únia rôznych monomérov

Spojenie rôznych monomérov tvorí kopolyméry. Jednotky sa opakujú v rôznom počte, poradí alebo postupnosti v celej štruktúre polymérnych reťazcov (ABBBAABAA- …).

Ako príklad kopolymérov je možné uviesť nylon, polymér vytvorený opakovaním jednotiek dvoch rôznych monomérov. Sú to dikarboxylová kyselina a diamínová molekula, ktoré sú kondenzáciou spojené v ekvimolárnych (rovnakých) pomeroch.

Rôzne monoméry môžu byť tiež spojené v nerovnakých pomeroch, ako je to v prípade prípravy špeciálneho polyetylénu, ktorého základnou štruktúrou je monomér 1-oktén plus etylénový monomér.

Druhy monomérov

Existuje veľa charakteristík, ktoré umožňujú stanovenie rôznych typov monomérov, medzi ktoré patrí ich pôvod, funkčnosť, štruktúra, typ polyméru, ktorý tvoria, ako polymerizujú a ich kovalentné väzby.

Prírodné monoméry

- Existujú monoméry prírodného pôvodu, ako je izoprén, ktorý sa získava z miazgy alebo latexu rastlín a ktorý je tiež monomérnou štruktúrou prírodného kaučuku.

- Niektoré aminokyseliny produkované hmyzom tvoria fibroín alebo hodvábny proteín. Existujú tiež aminokyseliny, ktoré tvoria polymérny keratín, čo je proteín vo vlne produkovaný zvieratami, ako sú ovce.

--Prírodné monoméry sú tiež základnými štruktúrnymi jednotkami biomolekúl. Monosacharidová glukóza sa napríklad viaže s inými molekulami glukózy za vzniku rôznych typov uhľohydrátov, ako je napríklad škrob, glykogén, celulóza.

- Aminokyseliny, na druhej strane, môžu tvoriť širokú škálu polymérov známych ako proteíny. Je to preto, že existuje dvadsať typov aminokyselín, ktoré môžu byť spojené v ľubovoľnom poradí; a preto nakoniec tvoria jeden alebo druhý proteín s vlastnými štruktúrnymi charakteristikami.

- Mononukleotidy, ktoré tvoria makromolekuly nazývané nukleové kyseliny DNA a RNA, sú tiež veľmi dôležitými monomérmi v tejto kategórii.

Syntetické monoméry

- medzi umelými alebo syntetickými monomérmi (ktoré sú početné) môžeme spomenúť niektoré, z ktorých sa vyrábajú rôzne druhy plastov; ako vinylchlorid, ktorý tvorí polyvinylchlorid alebo PVC; a etylén plyn (H ₂ C = CH ₂ ), a jeho polyetylén polymér.

Je dobre známe, že z týchto materiálov je možné vyrobiť okrem iného celý rad nádob, fliaš, predmetov pre domácnosť, hračiek, stavebných materiálov.

-The tetrafluóretylén monomér (F ₂ C = CF ₂ ) sa zistí, tvoriaceho polymér, známy pod obchodným názvom Teflon.

- Molekula kaprolaktámu odvodená od toluénu je okrem iného nevyhnutná pre syntézu nylonu.

- Existuje niekoľko skupín akrylových monomérov, ktoré sú klasifikované podľa zloženia a funkcie. Medzi ne patrí akrylamid a metakrylamid, akrylát, akryláty s fluórom.

Nepolárne a polárne monoméry

Táto klasifikácia sa uskutočňuje na základe rozdielu v elektronegativite atómov, ktoré tvoria monomér. Ak je zreteľný rozdiel, tvoria sa polárne monoméry; napríklad polárne aminokyseliny, ako je treonín a asparagín.

Ak je rozdiel elektroegativity nula, sú monoméry nepolárne. Medzi inými sú nepolárne aminokyseliny, ako napríklad tryptofán, alanín, valín; a tiež nepolárne monoméry, ako je vinylacetát.

Cyklické alebo lineárne monoméry

Podľa tvaru alebo organizácie atómov v štruktúre monomérov môžu byť tieto atómy klasifikované ako cyklické monoméry, ako je prolín, etylénoxid; lineárne alebo alifatické, ako je medzi inými aminokyselina valín, etylénglykol.

Príklady

Okrem tých, ktoré už boli uvedené, existujú ďalšie príklady monomérov:

-Formaldehyde

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

styrén

-Polyvinylalkohol

-Isoprene

-Mastné kyseliny

-Epoxides

- Aj keď neboli uvedené, existujú monoméry, ktorých štruktúry nie sú karbonované, ale síra-sované, fosforové alebo majú atómy kremíka.

Referencie

1. Carey F. (2006). Organická chémia. (6. vydanie). Mexiko: Mc Graw Hill.
2. Editori encyklopédie Britannica. (2015, 29. apríla). Monomér: chemická zlúčenina. Prevzaté z: britannica.com
3. Mathews, Holde a Ahern. (2002). Biochemistry (3. vydanie). Madrid: PEARSON
4. Polyméry a monoméry. Obnovené z: materialsworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Monomér. Prevzaté z: en.wikipedia.org