En monomer är en repeterande struktur, eller enhet, inom en typ av stor molekyl som kallas en polymer. Ordet kommer från det grekiska mono som betyder en och meros som betyder del; det är en av många liknande delar av en lång kedja som utgör molekylen. Monomerer binder samman för att bilda polymerer under en kemisk reaktion som kallas polymerisation, där molekylerna länkar samman genom att dela elektroner i vad som kallas en kovalent bindning. De kan också länka till varandra för att bilda mindre strukturer: en dimer består till exempel av två monomerer och en trimer, tre. Polymerer kan bestå av många tusen av dessa enheter.
De strukturella egenskaperna hos en polymer beror på arrangemanget av monomererna av vilka den är sammansatt. Detta kan påverka dess löslighet i vatten, dess smältpunkt, dess kemiska reaktivitet eller dess hållbarhet. Två polymerer kan innehålla samma monomermolekyler, men på grund av deras arrangemang kan de ha olika egenskaper.
Limning
En nyckelfunktion hos en monomerenhet är dess förmåga att länka till minst två andra molekyler. Antalet molekyler som en enhet kan länka till bestäms av antalet aktiva platser där de kovalenta bindningarna kan bildas. Om den bara kan förenas med två andra molekyler bildas kedjeliknande strukturer. Om den kan kopplas ihop med tre eller flera andra monomerer kan mer avancerade, tredimensionella, tvärbundna polymerer byggas. Grundämnet kol utgör grunden för de flesta polymerer, eftersom det är ett av få grundämnen som kan binda i fyra olika riktningar med fyra andra atomer.
Bindningsprocessen innebär inte nödvändigtvis att två monomerenheter helt enkelt sammanfogas. I många fall förlorar varje enhet en eller två atomer, som bildar en annan produkt. Till exempel kan en enhet ge upp en väteatom och den andra en hydroxyl- eller väte-syregrupp för att bilda en bindning som producerar vatten (H2O) som en biprodukt. Denna typ av polymerisation är känd som en kondensationsreaktion.
Typer av polymer
En polymer som helt består av en typ av monomerenhet kallas en homopolymer. Om det finns mer än en typ av enhet kallas detta en sampolymer. Dessa kan grupperas i olika kategorier, beroende på hur enheterna är ordnade:
Alternerande: två olika enheter alternerar med varandra, till exempel …ABABAB…
Periodisk: en given sekvens av enheter upprepas, till exempel …ABCABCABC…
Block: två eller flera olika homopolymerer är sammanbundna, till exempel …AAAABBBB…
Statistisk: sekvensen av enheter har inget fast mönster, men vissa kombinationer är mer sannolika än andra
Slumpmässig: sekvensen har inget märkbart mönster
Naturliga monomerer
En av de vanligaste naturliga monomererna är glukos, en enkel kolhydrat. Det kan förenas med andra glukosmolekyler på olika sätt för att bilda ett antal olika polymerer. Cellulosa, som finns i växternas cellväggar, består av kedjor av glukosmolekyler som är upp till 10,000 XNUMX eller fler enheter långa, vilket ger den en fibrös struktur. I stärkelse bildar glukosenheterna grenade kedjor. De många grenändarna bildar punkter där enzymer kan börja bryta ner molekylen, vilket gör den mer lättsmält än cellulosa.
Andra exempel är aminosyror, som kan gå samman för att bilda proteiner, och nukleotider, som kan polymerisera tillsammans med vissa kolhydratföreningar för att bilda DNA och RNA, de molekyler som allt känt liv bygger på. Isopren, en kolväteförening som finns i många växter, kan polymerisera till naturgummi. Elasticiteten hos detta ämne beror på det faktum att enheterna bildar lindade kedjor som kan sträckas ut, och som kommer att dra ihop sig tillbaka till ett lindat tillstånd när de släpps.
Konstgjorda polymerer
Många syntetiska polymerer har tillverkats, och de inkluderar vardagliga material som plast och lim. Ofta är monomererna från vilka de är konstruerade naturligt förekommande föreningar, även om de ofta kan framställas syntetiskt. I de flesta fall är dessa föreningar kolväten – molekyler som bara innehåller kol och väte.
Ett exempel är eten (C2H4, ett enkelt kolväte som produceras av växter, men som tillverkas i stor skala av petroleum. Det kan polymeriseras till polyeten — ibland kallat polyeten — den vanligaste plasten. I huvudsak är det görs genom att omvandla dubbelbindningen mellan etens två kolatomer till en enkelbindning, vilket gör att var och en kan bilda ytterligare en enkelbindning med en angränsande kolatom, och låta långa kedjor bildas. Andra exempel är propen och styren, som används för att tillverka polypropen respektive polystyren.