رابطه بین مونومرها و پلیمرها بسیار شبیه به ارتباط بین مهرههای منفرد و یک گردنبند تکمیلشده است. مونومرها به عنوان بلوکهای سازنده اساسی - مولکولهای کوچک و واکنشپذیر که میتوانند به یکدیگر متصل شوند - عمل میکنند، در حالی که پلیمرها ساختارهای عظیم و پیچیدهای هستند که از اتصال صدها یا حتی هزاران بلوک در یک زنجیره تکرارشونده تشکیل میشوند.
مولکولی منفرد با وزن مولکولی کم که میتواند با مولکولهای دیگر پیوند شیمیایی برقرار کند.
مولکولی بزرگ متشکل از زیر واحدهای تکراری متعدد که توسط پیوندهای کووالانسی به هم متصل شدهاند.
| ویژگی | مونومر | پلیمر |
|---|---|---|
| ساختار | ساده، تک واحدی | واحد پیچیده و زنجیره بلند |
| وزن مولکولی | کم | بالا |
| حالت فیزیکی | اغلب گاز یا مایع | معمولاً جامد یا نیمه جامد |
| فعالیت شیمیایی | واکنشپذیری بالا در مکانهای پیوند | به طور کلی پایدارتر و واکنشپذیری کمتری دارند |
| مثال رایج | اسید آمینه | پروتئین |
| فرآیند تشکیل | ماده اولیه | محصول نهایی (از طریق پلیمریزاسیون) |
مونومر، مولکولی واحد با آرایش نسبتاً سادهای از اتمها است. وقتی این واحدها تحت پلیمریزاسیون قرار میگیرند، فقط با هم مخلوط نمیشوند؛ بلکه از نظر شیمیایی به یک مولکول غولپیکر به نام ماکرومولکول تبدیل میشوند. این افزایش عظیم در اندازه، ماده را از چیزی که اغلب نامرئی یا سیال است، به یک ماده ساختاری تبدیل میکند که میتواند در همه چیز از قطعات خودرو گرفته تا لنزهای تماسی قالبگیری شود.
طبیعت، شیمیدان نهایی پلیمر است. طبیعت از مونومرهایی مانند نوکلئوتیدها برای ساخت زنجیرههای پلیمری پیچیده DNA که کد ژنتیکی ما را در خود جای دادهاند، استفاده میکند. در بخش مصنوعی، شیمیدانان مونومرهای مشتق شده از نفت مانند اتیلن را میگیرند و آنها را به هم زنجیر میکنند تا پلیاتیلن، رایجترین پلاستیک جهان، را بسازند. چه بیولوژیکی و چه صنعتی، اصل ساختن بزرگ از کوچک، یکسان باقی میماند.
مونومرهای منفرد اغلب خواص بسیار متفاوتی نسبت به همتایان پلیمری خود دارند. به عنوان مثال، استایرن یک مونومر مایع است که میتواند برای تنفس خطرناک باشد. با این حال، هنگامی که به پلی استایرن پلیمریزه میشود، به یک پلاستیک سخت و پایدار تبدیل میشود که در ظروف غذا استفاده میشود. زنجیرههای طولانی پلیمرها، درهمتنیدگی داخلی و نیروهای بین مولکولی ایجاد میکنند که استحکام، مقاومت در برابر حرارت و انعطافپذیری را فراهم میکنند که واحدهای منفرد به سادگی نمیتوانند به آن دست یابند.
برای تبدیل مونومرها به پلیمر، باید یک واکنش شیمیایی رخ دهد. در «پلیمریزاسیون افزایشی»، مونومرهایی که پیوندهای دوگانه دارند، مانند قطعات لگو به سادگی به هم متصل میشوند. در «پلیمریزاسیون تراکمی»، مونومرها در حین جدا کردن یک محصول جانبی کوچک، معمولاً آب، به هم متصل میشوند. بدن ما اینگونه پروتئینها را از اسیدهای آمینه میسازد و با اضافه شدن هر پیوند جدید به زنجیره در حال رشد، مولکولهای آب آزاد میکند.
همه پلیمرها، پلاستیکهای ساخته دست بشر هستند.
در حالی که ما اغلب پلیمرها را با پلاستیک مرتبط میدانیم، بسیاری از آنها کاملاً طبیعی هستند. موهای شما (کراتین)، عضلات شما (اکتین/میوزین) و حتی نشاسته موجود در سیبزمینی، همگی پلیمرهای بیولوژیکی هستند که از مونومرهای طبیعی ساخته شدهاند.
یک پلیمر فقط یک مخلوط فیزیکی از مونومرها است.
پلیمر یک مولکول واحد و عظیم است که توسط پیوندهای کووالانسی قوی به هم متصل شده است. این فقط دستهای از مونومرها نیستند که در کنار هم قرار گرفتهاند؛ آنها از نظر شیمیایی در یک ساختار جدید و منحصر به فرد جوش خوردهاند.
پلیمرها را میتوان به راحتی به مونومرها تجزیه کرد.
برخی از پلیمرها را میتوان دوباره به مونومرها «از حالت فشرده خارج» کرد، اما بسیاری از آنها برای شکستن پیوندهای کووالانسی به گرمای شدید، آنزیمهای خاص یا مواد شیمیایی قوی نیاز دارند. به همین دلیل است که زبالههای پلاستیکی چنین چالش زیستمحیطی مهمی هستند.
نام پلیمر همیشه با مونومر مطابقت دارد.
معمولاً، ما فقط «پلی» را به نام مونومر اضافه میکنیم (مانند اتیلن که به پلیاتیلن تبدیل میشود)، اما برای پلیمرهای طبیعی، نامها اغلب متفاوت هستند. برای مثال، پلیمر گلوکز، سلولز یا نشاسته نامیده میشود، نه «پلی گلوکز».
مونومرها را به عنوان مواد اولیه و پلیمرها را به عنوان محصول نهایی در نظر بگیرید. اگر در مورد نقطه شروع میکروسکوپی یا یک واحد متابولیک واحد بحث میکنید، در مورد یک مونومر صحبت میکنید؛ اگر در مورد ماده حاصل، فیبر یا بافت ساختاری بحث میکنید، با یک پلیمر سروکار دارید.
محافظت از فلز در برابر پیشروی بیوقفه خوردگی نیاز به یک مانع فیزیکی دارد که معمولاً توسط آبکاری الکتریکی یا گالوانیزه کردن فراهم میشود. در حالی که آبکاری الکتریکی از جریانهای الکتریکی برای رسوب یک لایه نازک و دقیق از یک فلز روی فلز دیگر استفاده میکند، گالوانیزه کردن به یک حمام روی مذاب متکی است تا یک سپر آلیاژی ناهموار مخصوص فولاد و آهن ایجاد کند.
این مقایسه تفاوتهای بین آلکانها و آلکنها در شیمی آلی را توضیح میدهد و ساختار، فرمولها، واکنشپذیری، واکنشهای معمول، خواص فیزیکی و کاربردهای رایج آنها را پوشش میدهد تا نشان دهد چگونه وجود یا عدم وجود پیوند دوگانه کربن-کربن بر رفتار شیمیایی آنها تأثیر میگذارد.
اگرچه اسیدهای آمینه و پروتئینها اساساً به هم مرتبط هستند، اما مراحل مختلفی از ساختار بیولوژیکی را نشان میدهند. اسیدهای آمینه به عنوان بلوکهای سازنده مولکولی منفرد عمل میکنند، در حالی که پروتئینها ساختارهای پیچیده و عملکردی هستند که وقتی این واحدها در توالیهای خاصی به هم متصل میشوند تا تقریباً هر فرآیندی را در یک موجود زنده تأمین کنند، تشکیل میشوند.
این مقایسه به بررسی اسیدها و بازها در شیمی میپردازد و با توضیح ویژگیهای تعریفکننده، رفتار آنها در محلولها، خواص فیزیکی و شیمیایی، مثالهای رایج و تفاوتهایشان در زمینههای روزمره و آزمایشگاهی کمک میکند تا نقش آنها در واکنشهای شیمیایی، شناساگرها، سطوح pH و خنثیسازی روشنتر شود.
این مقایسه، تمایزات شیمیایی بین اسیدهای قوی و ضعیف را با تمرکز بر درجات مختلف یونیزاسیون آنها در آب روشن میکند. با بررسی اینکه چگونه قدرت پیوند مولکولی، آزادسازی پروتون را تعیین میکند، بررسی میکنیم که چگونه این تفاوتها بر سطح pH، رسانایی الکتریکی و سرعت واکنشهای شیمیایی در محیطهای آزمایشگاهی و صنعتی تأثیر میگذارند.
