MONOMERE: EIGENSCHAFTEN, TYPEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die Monomere sind kleine oder einfache Moleküle, die die grundlegende oder wesentliche Struktureinheit größerer oder komplexer Moleküle bilden, die als Polymere bezeichnet werden. Monomer ist ein Wort griechischen Ursprungs, das Mono bedeutet, ein und nur ein Teil.

Wenn sich ein Monomer mit einem anderen verbindet, bildet sich ein Dimer. Wenn sich dieses wiederum mit einem anderen Monomer verbindet, bildet es ein Trimer und so weiter, bis es kurze Ketten bildet, die als Oligomere bezeichnet werden, oder längere Ketten, die als Polymere bezeichnet werden.

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Monomere binden oder polymerisieren durch Bildung chemischer Bindungen durch gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren; das heißt, sie sind durch kovalente Bindungen verbunden.

Im obigen Bild stellen die Würfel die Monomere dar, die durch zwei Flächen (zwei Bindungen) verbunden sind, um einen schiefen Turm zu erzeugen.

Diese Vereinigung von Monomeren ist als Polymerisation bekannt. Monomere des gleichen oder eines anderen Typs können verbunden werden, und die Anzahl der kovalenten Bindungen, die sie mit einem anderen Molekül eingehen können, bestimmt die Struktur des Polymers, das sie bilden (lineare Ketten, geneigte oder dreidimensionale Strukturen).

Polystyrolmolekül. Monomer Beispiel (rotes Rechteck)

Es gibt eine Vielzahl von Monomeren, darunter solche natürlichen Ursprungs. Diese gehören zu den organischen Molekülen, die als Biomoleküle bezeichnet werden und in der Struktur von Lebewesen vorhanden sind, und entwerfen diese.

Zum Beispiel die Aminosäuren, aus denen Proteine ​​bestehen; die Monosaccharideinheiten von Kohlenhydraten; und die Mononukleotide, aus denen Nukleinsäuren bestehen. Es gibt auch synthetische Monomere, die es ermöglichen, unzählige inerte Polymerprodukte wie Farben und Kunststoffe herzustellen.

Zwei der Tausenden von Beispielen, die angegeben werden können, können erwähnt werden, wie Tetrafluorethylen, das das als Teflon bekannte Polymer bildet, oder die Monomere Phenol und Formaldehyd, die das als Bakelit bezeichnete Polymer bilden.

Monomereigenschaften

Monomere sind durch kovalente Bindungen verbunden

Die Atome, die an der Bildung eines Monomers beteiligt sind, werden durch starke und stabile Bindungen wie die kovalente Bindung zusammengehalten. Ebenso polymerisieren oder verbinden sich Monomere über diese Bindungen mit anderen monomeren Molekülen, was den Polymeren Festigkeit und Stabilität verleiht.

Diese kovalenten Bindungen zwischen Monomeren können durch chemische Reaktionen gebildet werden, die von den Atomen, aus denen das Monomer besteht, dem Vorhandensein von Doppelbindungen und anderen Eigenschaften, die die Struktur des Monomers aufweisen, abhängen.

Der Polymerisationsprozess kann durch eine der drei folgenden Reaktionen erfolgen: durch Kondensation, Zugabe oder durch freie Radikale. Jeder von ihnen trägt seine eigenen Mechanismen und Wachstumsmodi.

Monomerfunktionalität und Polymerstruktur

Ein Monomer kann an mindestens zwei andere Monomermoleküle binden. Diese Eigenschaft oder Eigenschaft ist die sogenannte Funktionalität von Monomeren und ermöglicht es ihnen, die Struktureinheiten von Makromolekülen zu sein.

Die Monomere können abhängig von den aktiven oder reaktiven Stellen des Monomers bifunktionell oder polyfunktionell sein; das heißt von den Atomen des Moleküls, die an der Bildung kovalenter Bindungen mit den Atomen anderer Moleküle oder Monomere beteiligt sein können.

Diese Eigenschaft ist ebenfalls wichtig, da sie eng mit der Struktur der Polymere zusammenhängt, aus denen sie besteht, wie nachstehend beschrieben.

Bifunktionalität: Lineares Polymer

Monomere sind bifunktionell, wenn sie nur zwei Bindungsstellen mit anderen Monomeren aufweisen; Das heißt, das Monomer kann nur zwei kovalente Bindungen mit anderen Monomeren bilden und bildet nur lineare Polymere.

Beispiele für lineare Polymere umfassen Ethylenglykol und Aminosäuren.

Polyfunktionelle Monomere - dreidimensionale Polymere

Es gibt Monomere, die mit mehr als zwei Monomeren verbunden werden können und die Struktureinheiten mit der höchsten Funktionalität bilden.

Sie werden als polyfunktionell bezeichnet und sind solche, die verzweigte, Netzwerk- oder dreidimensionale polymere Makromoleküle produzieren. wie zum Beispiel Polyethylen.

Skelett oder zentrale Struktur

Mit Doppelbindung zwischen Kohlenstoff und Kohlenstoff

Es gibt Monomere, deren Struktur ein zentrales Gerüst aufweist, das aus mindestens zwei Kohlenstoffatomen besteht, die durch eine Doppelbindung verbunden sind (C = C).

Diese Kette oder zentrale Struktur hat wiederum seitlich gebundene Atome, die sich ändern können, um ein anderes Monomer zu bilden. (R ₂ C = CR ₂ ).

Wenn eine der R-Ketten modifiziert oder substituiert ist, wird ein anderes Monomer erhalten. Wenn diese neuen Monomere zusammenkommen, bilden sie auch ein anderes Polymer.

Beispiele für diese Gruppe von Monomeren sind Propylen (H ₂ C = CH ₃ H), Tetrafluorethylen (F ₂ C = CF ₂ ) und Vinylchlorid (H ₂ C = CClH).

Zwei funktionelle Gruppen in der Struktur

Obwohl es Monomere gibt, die nur eine funktionelle Gruppe haben, gibt es eine große Gruppe von Monomeren, die zwei funktionelle Gruppen in ihrer Struktur haben.

Aminosäuren sind ein gutes Beispiel dafür. Sie haben eine aminofunktionelle Gruppe (-NH ₂ ) und die Carbonsäurefunktionelle Gruppe (-COOH), die an ein zentrales Kohlenstoffatom gebunden ist.

Diese Eigenschaft, ein difunktionelles Monomer zu sein, gibt ihm auch die Fähigkeit, lange Polymerketten zu bilden, wie das Vorhandensein von Doppelbindungen.

Funktionelle Gruppen

Im Allgemeinen sind die Eigenschaften, die Polymere aufweisen, durch die Atome gegeben, die die Seitenketten der Monomere bilden. Diese Ketten bilden die funktionellen Gruppen organischer Verbindungen.

Es gibt Familien organischer Verbindungen, deren Eigenschaften durch die funktionellen Gruppen oder Seitenketten gegeben sind. Ein Beispiel ist unter anderem die Carbonsäure-funktionelle Gruppe R-COOH, die Aminogruppe R-NH ₂ , der Alkohol R-OH, die an Polymerisationsreaktionen beteiligt sind.

Vereinigung der gleichen oder verschiedener Monomere

Vereinigung gleicher Monomere

Monomere können verschiedene Klassen von Polymeren bilden. Monomere des gleichen Typs oder des gleichen Typs können vereinigt werden und sogenannte Homopolymere erzeugen.

Als Beispiel sei Styrol genannt, das Monomer, das Polystyrol bildet. Stärke und Cellulose sind auch Beispiele für Homopolymere, die aus langen verzweigten Ketten der Monomerglucose bestehen.

Vereinigung verschiedener Monomere

Die Vereinigung verschiedener Monomere bildet die Copolymere. Die Einheiten werden in unterschiedlicher Anzahl, Reihenfolge oder Reihenfolge in der Struktur der Polymerketten (ABBBAABAA-…) wiederholt.

Als Beispiel für Copolymere kann Nylon genannt werden, ein Polymer, das durch Wiederholungseinheiten von zwei verschiedenen Monomeren gebildet wird. Dies sind die Dicarbonsäure und ein Diaminmolekül, die durch Kondensation in äquimolaren (gleichen) Anteilen verbunden werden.

Verschiedene Monomere können auch in ungleichen Anteilen verbunden werden, wie im Fall der Bildung eines spezialisierten Polyethylens mit dem 1-Octenmonomer plus dem Ethylenmonomer als Grundstruktur.

Arten von Monomeren

Es gibt viele Eigenschaften, die es ermöglichen, verschiedene Arten von Monomeren zu etablieren, darunter ihre Herkunft, Funktionalität, Struktur, die Art des Polymers, das sie bilden, wie sie polymerisieren und ihre kovalenten Bindungen.

Natürliche Monomere

-Es gibt Monomere natürlichen Ursprungs wie Isopren, das aus dem Saft oder Latex von Pflanzen gewonnen wird und das auch die monomere Struktur von Naturkautschuk darstellt.

- Einige von Insekten produzierte Aminosäuren bilden Fibroin oder Seidenprotein. Es gibt auch Aminosäuren, die das Polymer Keratin bilden, das das Protein in Wolle ist, das von Tieren wie Schafen produziert wird.

- Unter den natürlichen Monomeren sind auch die grundlegenden Struktureinheiten von Biomolekülen. Das Monosaccharid Glucose bindet beispielsweise an andere Glucosemoleküle, um verschiedene Arten von Kohlenhydraten wie Stärke, Glykogen, Cellulose usw. zu bilden.

-Aminosäuren können andererseits eine breite Palette von Polymeren bilden, die als Proteine ​​bekannt sind. Dies liegt daran, dass es zwanzig Arten von Aminosäuren gibt, die in beliebiger Reihenfolge verknüpft werden können. und deshalb bilden sie das eine oder andere Protein mit seinen eigenen strukturellen Eigenschaften.

-Monukleotide, die die als DNA- bzw. RNA-Nukleinsäuren bezeichneten Makromoleküle bilden, sind ebenfalls sehr wichtige Monomere in dieser Kategorie.

Synthetische Monomere

- Unter den künstlichen oder synthetischen Monomeren (die zahlreich sind) können wir einige erwähnen, mit denen verschiedene Arten von Kunststoffen hergestellt werden; wie Vinylchlorid, das Polyvinylchlorid oder PVC bildet; und Ethylengas (H ₂ C = CH ₂ ) und sein Polyethylenpolymer.

Es ist bekannt, dass mit diesen Materialien unter anderem eine Vielzahl von Behältern, Flaschen, Haushaltsgegenständen, Spielzeugen und Baumaterialien gebaut werden können.

-Das Tetrafluorethylenmonomer (F ₂ C = CF ₂ ) bildet das im Handel als Teflon bekannte Polymer.

-Das von Toluol abgeleitete Caprolactam-Molekül ist unter anderem für die Synthese von Nylon essentiell.

-Es gibt mehrere Gruppen von Acrylmonomeren, die nach Zusammensetzung und Funktion klassifiziert sind. Darunter befinden sich unter anderem Acrylamid und Methacrylamid, Acrylat, Acryl mit Fluor.

Unpolare und polare Monomere

Diese Klassifizierung erfolgt nach dem Elektronegativitätsunterschied der Atome, aus denen das Monomer besteht. Wenn es einen merklichen Unterschied gibt, werden polare Monomere gebildet; zum Beispiel polare Aminosäuren wie Threonin und Asparagin.

Wenn die Elektronegativitätsdifferenz Null ist, sind die Monomere unpolar. Es gibt unpolare Aminosäuren wie Tryptophan, Alanin, Valin unter anderem; und auch unpolare Monomere wie Vinylacetat.

Cyclische oder lineare Monomere

Je nach Form oder Organisation der Atome innerhalb der Struktur der Monomere können diese als cyclische Monomere wie Prolin, Ethylenoxid klassifiziert werden; linear oder aliphatisch, wie die Aminosäure Valin, Ethylenglykol unter vielen anderen.

Beispiele

Zusätzlich zu den bereits erwähnten gibt es die folgenden zusätzlichen Beispiele für Monomere:

-Formaldehyd

-Furfural

-Kardanol

-Galactose

-Styren

-Polyvinylalkohol

-Isopren

-Fettsäuren

-Epoxide

- Und obwohl sie nicht erwähnt wurden, gibt es Monomere, deren Strukturen nicht kohlensäurehaltig, sondern schwefelhaltig, phosphorhaltig sind oder Siliziumatome aufweisen.

Verweise

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4. Polymere und Monomere. Wiederhergestellt von: materialworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Monomer. Entnommen aus: en.wikipedia.org