Un monomer este o structură care se repetă sau o unitate într-un tip de moleculă mare cunoscută sub numele de polimer. Cuvântul provine din grecescul mono care înseamnă unul și meros care înseamnă parte; este una dintre multele părți similare ale unui lanț lung care formează molecula. Monomerii se leagă împreună pentru a forma polimeri în timpul unei reacții chimice numită polimerizare, în care moleculele se leagă împreună prin împărțirea electronilor în ceea ce se numește legătură covalentă. De asemenea, ele se pot lega între ele pentru a forma structuri mai mici: un dimer este format din doi monomeri și un trimer, trei, de exemplu. Polimerii pot consta din multe mii din aceste unități.
Proprietățile structurale ale unui polimer depind de aranjamentul monomerilor din care este compus. Acest lucru îi poate afecta solubilitatea în apă, punctul de topire, reactivitatea chimică sau durabilitatea. Doi polimeri pot conține aceleași molecule de monomer, dar, datorită aranjamentelor lor, pot avea proprietăți diferite.
Bonding
O caracteristică cheie a unei unități monomer este capacitatea sa de a se lega de cel puțin alte două molecule. Numărul de molecule cu care se poate lega o unitate este determinat de numărul de situsuri active în care se pot forma legăturile covalente. Dacă se poate uni doar cu alte două molecule, se formează structuri asemănătoare lanțurilor. Dacă se poate lega cu trei sau mai mulți alți monomeri, se pot construi polimeri mai avansați, tridimensionali, reticulați. Elementul carbon formează baza majorității polimerilor, deoarece este unul dintre puținele elemente care se pot lega în patru direcții diferite cu alți patru atomi.
Procesul de lipire nu implică neapărat două unități monomerice care se unesc împreună. În multe cazuri, fiecare unitate pierde unul sau doi atomi, care formează un alt produs. De exemplu, o unitate poate renunța la un atom de hidrogen, iar cealaltă o grupare hidroxil, sau hidrogen-oxigen, pentru a forma o legătură, producând apă (H2O) ca produs secundar. Acest tip de polimerizare este cunoscut ca reacție de condensare.
Tipuri de polimeri
Un polimer care constă în întregime dintr-un tip de unitate monomeră se numește homopolimer. Dacă există mai mult de un tip de unitate, acesta este cunoscut sub numele de copolimer. Acestea pot fi grupate în diferite categorii, în funcție de modul în care sunt aranjate unitățile:
Alternant: două unități diferite alternează una cu alta, de exemplu, … ABABAB…
Periodic: se repetă o anumită secvență de unități, de exemplu, …ABCABCABC…
Bloc: doi sau mai mulți homopolimeri diferiți sunt legați împreună, de exemplu, …AAAABBBB…
Statistic: succesiunea de unități nu are un model fix, dar anumite combinații sunt mai probabile decât altele
Aleatoriu: secvența nu are un model perceptibil
Monomeri naturali
Unul dintre cei mai comuni monomeri naturali este glucoza, un carbohidrat simplu. Se poate uni cu alte molecule de glucoză în diferite moduri pentru a forma o serie de polimeri diferiți. Celuloza, care se găsește în pereții celulari ai plantelor, constă din lanțuri de molecule de glucoză de până la 10,000 de unități sau mai multe, dându-i o structură fibroasă. În amidon, unitățile de glucoză formează lanțuri ramificate. Numeroasele capete de ramificație formează puncte în care enzimele pot începe să descompună molecula, făcând-o mai ușor digerabilă decât celuloza.
Alte exemple sunt aminoacizii, care se pot uni pentru a forma proteine, și nucleotidele, care se pot polimeriza împreună cu anumiți compuși de carbohidrați pentru a forma ADN și ARN, moleculele pe care se bazează toată viața cunoscută. Izoprenul, un compus de hidrocarburi găsit în multe plante, se poate polimeriza în cauciuc natural. Elasticitatea acestei substanțe se datorează faptului că unitățile formează lanțuri spiralate care pot fi întinse și care se vor contracta înapoi într-o stare încolăcidă când sunt eliberate.
Polimeri artificiali
Au fost produși mulți polimeri sintetici și includ materiale de zi cu zi, cum ar fi materialele plastice și adezivii. Adesea, monomerii din care sunt construiți sunt compuși naturali, deși pot fi adesea produși sintetic. În cele mai multe cazuri, acești compuși sunt hidrocarburi – molecule care conțin doar carbon și hidrogen.
Un exemplu este etilena (C2H4, o hidrocarbură simplă care este produsă de plante, dar care este fabricată pe scară largă din petrol. Poate fi polimerizată pentru a forma polietilenă – numită uneori polietilenă – cel mai des folosit plastic. În esență, este realizat prin conversia dublei legături dintre cei doi atomi de carbon ai etilenei într-o legătură simplă, lăsându-i pe fiecare capabil să formeze o altă legătură simplă cu un atom de carbon vecin și permițând formarea lanțurilor lungi.Alte exemple sunt propilena și stirenul, care sunt folosite pentru produce polipropilenă, respectiv polistiren.