- Monomeer kenmerken
- Monomeren zijn verbonden door covalente bindingen
- Monomeren functionaliteit en polymeerstructuur
- Bifunctionaliteit: Lineair polymeer
- Polyfunctionele monomeren - driedimensionale polymeren
- Skelet of centrale structuur
- Met dubbele binding tussen koolstof en koolstof
- Twee functionele groepen in de structuur
- Functionele groepen
- Vereniging van dezelfde of verschillende monomeren
- Unie van gelijke monomeren
- Unie van verschillende monomeren
- Soorten monomeren
- Natuurlijke monomeren
- Synthetische monomeren
- Niet-polaire en polaire monomeren
- Cyclische of lineaire monomeren
- Voorbeelden
- Referenties
De monomeren zijn kleine of eenvoudige moleculen die de fundamentele of essentiële structurele eenheid vormen, grotere of complexe moleculen die polymeren worden genoemd. Monomeer is een woord van Griekse oorsprong dat mono, één en slechts, deel betekent.
Als het ene monomeer zich bij het andere voegt, vormt zich een dimeer. Wanneer deze op zijn beurt samenkomt met een ander monomeer, vormt het een trimeer, enzovoort, totdat het korte ketens vormt die oligomeren worden genoemd, of langere ketens die polymeren worden genoemd.
Bron: Ardonik via Flickr
Monomeren binden of polymeriseren door chemische bindingen te vormen door elektronenparen te delen; dat wil zeggen, ze zijn verenigd door covalente banden.
In de afbeelding hierboven stellen de kubussen de monomeren voor, die met elkaar zijn verbonden door twee vlakken (twee bindingen) om een scheve toren te vormen.
Deze vereniging van monomeren staat bekend als polymerisatie. Monomeren van hetzelfde of een ander type kunnen worden samengevoegd en het aantal covalente bindingen dat ze kunnen aangaan met een ander molecuul, bepaalt de structuur van het polymeer dat ze vormen (lineaire, hellende ketens of driedimensionale structuren).
Polystyreen molecuul. Monomeer voorbeeld (rode rechthoek)
Er is een grote verscheidenheid aan monomeren, waaronder die van natuurlijke oorsprong. Deze behoren tot en ontwerpen de organische moleculen die biomoleculen worden genoemd en die aanwezig zijn in de structuur van levende wezens.
Bijvoorbeeld de aminozuren waaruit eiwitten bestaan; de monosaccharide-eenheden van koolhydraten; en de mononucleotiden die nucleïnezuren vormen. Er zijn ook synthetische monomeren, die het mogelijk maken om een ontelbare verscheidenheid aan inerte polymere producten te produceren, zoals verven en kunststoffen.
Twee van de duizenden voorbeelden die kunnen worden gegeven, kunnen worden genoemd, zoals tetrafluorethyleen, dat het polymeer vormt dat bekend staat als Teflon, of de monomeren fenol en formaldehyde, die het polymeer vormen dat bakeliet wordt genoemd.
Monomeer kenmerken
Monomeren zijn verbonden door covalente bindingen
De atomen die deelnemen aan de vorming van een monomeer worden bij elkaar gehouden door sterke en stabiele bindingen zoals de covalente binding. Evenzo polymeriseren of binden monomeren met andere monomere moleculen via deze bindingen, waardoor de polymeren sterkte en stabiliteit krijgen.
Deze covalente bindingen tussen monomeren kunnen worden gevormd door chemische reacties die afhangen van de atomen waaruit het monomeer bestaat, de aanwezigheid van dubbele bindingen en andere kenmerken die de structuur van het monomeer hebben.
Het polymerisatieproces kan plaatsvinden via een van de volgende drie reacties: door condensatie, toevoeging of door vrije radicalen. Elk van hen heeft zijn eigen mechanismen en groeimodus.
Monomeren functionaliteit en polymeerstructuur
Een monomeer kan binden met ten minste twee andere monomeermoleculen. Deze eigenschap of kenmerk is wat bekend staat als de functionaliteit van monomeren, en waardoor ze de structurele eenheden van macromoleculen kunnen zijn.
De monomeren kunnen bifunctioneel of polyfunctioneel zijn, afhankelijk van de actieve of reactieve plaatsen van het monomeer; dat wil zeggen, van de atomen van het molecuul die kunnen deelnemen aan de vorming van covalente bindingen met de atomen van andere moleculen of monomeren.
Dit kenmerk is ook belangrijk, omdat het nauw verband houdt met de structuur van de polymeren waaruit het bestaat, zoals hieronder wordt beschreven.
Bifunctionaliteit: Lineair polymeer
Monomeren zijn bifunctioneel als ze maar twee bindingsplaatsen hebben met andere monomeren; dat wil zeggen, het monomeer kan slechts twee covalente bindingen vormen met andere monomeren en vormt alleen lineaire polymeren.
Voorbeelden van lineaire polymeren zijn onder meer ethyleenglycol en aminozuren.
Polyfunctionele monomeren - driedimensionale polymeren
Er zijn monomeren die kunnen worden samengevoegd met meer dan twee monomeren en die de structurele eenheden vormen met de hoogste functionaliteit.
Ze worden polyfunctioneel genoemd en produceren vertakte, netwerk- of driedimensionale polymere macromoleculen; zoals polyethyleen, bijvoorbeeld.
Skelet of centrale structuur
Met dubbele binding tussen koolstof en koolstof
Er zijn monomeren met een centraal skelet in hun structuur dat bestaat uit ten minste twee koolstofatomen die met elkaar zijn verbonden door een dubbele binding (C = C).
Deze keten of centrale structuur heeft op zijn beurt lateraal gebonden atomen die kunnen veranderen om een ander monomeer te vormen. (R 2 C = CR 2 ).
Als een van de R-ketens is gemodificeerd of gesubstitueerd, wordt een ander monomeer verkregen. Wanneer deze nieuwe monomeren samenkomen, zullen ze ook een ander polymeer vormen.
Voorbeelden van deze groep monomeren zijn propeen (H 2 C = CH 3 H), tetrafluorethyleen (F 2 C = CF 2 ) en vinylchloride (H 2 C = CClH).
Twee functionele groepen in de structuur
Hoewel er monomeren zijn die slechts één functionele groep hebben, is er een brede groep monomeren met twee functionele groepen in hun structuur.
Aminozuren zijn hier een goed voorbeeld van. Ze hebben een functionele aminogroep (-NH 2 ) en de functionele carboxylzuurgroep (-COOH) gehecht aan een centraal koolstofatoom.
Deze eigenschap dat het een difunctioneel monomeer is, geeft het ook de mogelijkheid om lange polymeerketens te vormen, zoals de aanwezigheid van dubbele bindingen.
Functionele groepen
Over het algemeen worden de eigenschappen van polymeren bepaald door de atomen die de zijketens van de monomeren vormen. Deze ketens vormen de functionele groepen van organische verbindingen.
Er zijn families van organische verbindingen waarvan de kenmerken worden bepaald door de functionele groepen of zijketens. Een voorbeeld is de carbonzuurfunctionele groep R - COOH, de aminogroep R - NH 2 , de alcohol R - OH, naast vele andere die deelnemen aan polymerisatiereacties.
Vereniging van dezelfde of verschillende monomeren
Unie van gelijke monomeren
Monomeren kunnen verschillende klassen polymeren vormen. Monomeren van hetzelfde type of van hetzelfde type kunnen worden verenigd en zogenaamde homopolymeren genereren.
Als voorbeeld kan styreen genoemd worden, het monomeer dat polystyreen vormt. Zetmeel en cellulose zijn ook voorbeelden van homopolymeren die zijn opgebouwd uit lange vertakte ketens van het monomeer glucose.
Unie van verschillende monomeren
De vereniging van verschillende monomeren vormt de copolymeren. De eenheden worden herhaald in verschillende nummers, volgorde of volgorde door de structuur van de polymere ketens (ABBBAABAA-…).
Als voorbeeld van copolymeren kan nylon worden genoemd, een polymeer gevormd door zich herhalende eenheden van twee verschillende monomeren. Dit zijn het dicarbonzuur en een diaminemolecuul, die via condensatie in equimolaire (gelijke) verhoudingen met elkaar zijn verbonden.
Verschillende monomeren kunnen ook in ongelijke verhoudingen worden samengevoegd, zoals in het geval van de vorming van een gespecialiseerd polyethyleen met het 1-octeenmonomeer plus het ethyleenmonomeer als basisstructuur.
Soorten monomeren
Er zijn veel kenmerken die het mogelijk maken om verschillende soorten monomeren vast te stellen, waaronder hun oorsprong, functionaliteit, structuur, het type polymeer dat ze vormen, hoe ze polymeriseren en hun covalente bindingen.
Natuurlijke monomeren
-Er zijn monomeren van natuurlijke oorsprong zoals isopreen, dat wordt verkregen uit het sap of latex van planten, en dat ook de monomere structuur is van natuurlijk rubber.
-Sommige aminozuren die door insecten worden geproduceerd, vormen fibroïne of zijde-eiwit. Er zijn ook aminozuren die het polymeer keratine vormen, het eiwit in wol dat wordt geproduceerd door dieren zoals schapen.
-Onder de natuurlijke monomeren zijn ook de structurele basiseenheden van biomoleculen. De monosaccharide glucose bindt zich bijvoorbeeld met andere glucosemoleculen om verschillende soorten koolhydraten te vormen, zoals zetmeel, glycogeen, cellulose, onder anderen.
-Aminozuren daarentegen kunnen een breed scala aan polymeren vormen die bekend staan als eiwitten. Dit komt doordat er twintig soorten aminozuren zijn, die in willekeurige volgorde kunnen worden gekoppeld; en daarom vormen ze uiteindelijk een of ander eiwit met zijn eigen structurele kenmerken.
-Mononucleotiden, die de macromoleculen vormen die respectievelijk DNA- en RNA-nucleïnezuren worden genoemd, zijn ook zeer belangrijke monomeren binnen deze categorie.
Synthetische monomeren
-Onder de kunstmatige of synthetische monomeren (die talrijk zijn) kunnen we er enkele noemen waarmee verschillende soorten kunststoffen worden gemaakt; zoals vinylchloride, dat polyvinylchloride of PVC vormt; en ethyleengas (H 2 C = CH 2 ), en polyethyleen polymeer.
Het is bekend dat met deze materialen onder andere een grote verscheidenheid aan containers, flessen, huishoudelijke voorwerpen, speelgoed, constructiematerialen kan worden gebouwd.
Het tetrafluorethyleenmonomeer (F 2 C = CF 2 ) vormt het polymeer dat in de handel bekend staat als Teflon.
-Het caprolactam-molecuul afgeleid van tolueen is essentieel voor de synthese van onder meer nylon.
-Er zijn verschillende groepen acrylmonomeren die zijn ingedeeld naar samenstelling en functie. Hiertoe behoren onder meer acrylamide en methacrylamide, acrylaat, acryl met fluor.
Niet-polaire en polaire monomeren
Deze classificatie wordt uitgevoerd volgens het elektronegativiteitsverschil van de atomen waaruit het monomeer bestaat. Als er een merkbaar verschil is, worden polaire monomeren gevormd; bijvoorbeeld polaire aminozuren zoals threonine en asparagine.
Als het elektronegativiteitsverschil nul is, zijn de monomeren apolair. Er zijn niet-polaire aminozuren zoals onder andere tryptofaan, alanine, valine; en ook apolaire monomeren zoals vinylacetaat.
Cyclische of lineaire monomeren
Afhankelijk van de vorm of organisatie van de atomen binnen de structuur van de monomeren, kunnen deze worden geclassificeerd als cyclische monomeren, zoals proline, ethyleenoxide; lineair of alifatisch, zoals het aminozuur valine, ethyleenglycol en vele andere.
Voorbeelden
Naast de reeds genoemde, zijn er de volgende aanvullende voorbeelden van monomeren:
-Formaldehyde
-Furfural
-Cardanol
-Galactose
-Styreen
-Polyvinylalcohol
-Isopreen
-Vetzuren
-Epoxiden
-En hoewel ze niet werden genoemd, zijn er monomeren waarvan de structuren niet koolzuurhoudend zijn, maar gezwaveld, fosforig of siliciumatomen hebben.
Referenties
- Carey F. (2006). Organische chemie. (6e ed.). Mexico: Mc Graw Hill.
- De redactie van Encyclopedia Britannica. (2015, 29 april). Monomeer: chemische verbinding. Genomen uit: britannica.com
- Mathews, Holde en Ahern. (2002). Biochemie (3e ed.). Madrid: PEARSON
- Polymeren en monomeren. Hersteld van: materialsworldmodules.org
- Wikipedia. (2018). Monomeer. Ontleend aan: en.wikipedia.org