Monomeras ir polimeras
Monomerų ir polimerų ryšys labai panašus į atskirų karoliukų ir gatavų vėrinių sujungimą. Monomerai yra pagrindiniai statybiniai blokai – mažos, reaktyvios molekulės, kurias galima sujungti, o polimerai yra masyvios, sudėtingos struktūros, susidarančios, kai šimtai ar net tūkstančiai tokių blokų susijungia į pasikartojančią grandinę.
Akcentai
- Monomerai yra atskiros „jungtys“, sudarančios polimero „grandinę“.
- Cheminė sudėtis polimerizacijos metu šiek tiek pasikeičia, kai persitvarko jungtys.
- Polimerai pasižymi „makromolekulinėmis“ savybėmis, kurios suteikia jiems stiprumo ir ilgaamžiškumo.
- Be monomerų gyvybė, kokią mes ją žinome, negalėtų egzistuoti, nes DNR ir baltymai yra polimerai.
Kas yra Monomeras?
Viena mažos molekulinės masės molekulė, kuri gali chemiškai jungtis su kitomis molekulėmis.
- Terminas kilęs iš graikų kalbos žodžių „mono“ (vienas) ir „meros“ (dalis).
- Monomerai turi turėti specifines funkcines grupes arba dvigubus ryšius, kad galėtų susijungti.
- Jie yra pagrindiniai tiek natūralių medžiagų, tokių kaip gliukozė, tiek sintetinių, tokių kaip vinilchloridas, vienetai.
- Monomerai dėl savo mažo dydžio kambario temperatūroje paprastai yra dujos arba skysti skysčiai.
- Atskiras monomeras paprastai neturi tokio stiprumo ar ilgaamžiškumo, kaip gauta grandinė.
Kas yra Polimeras?
Didelė molekulė, sudaryta iš daugybės pasikartojančių subvienetų, sujungtų kovalentiniais ryšiais.
- Pavadinimas kilęs iš žodžių „poly“ (daug) ir „meros“ (dalis).
- Polimerai gali būti sudaryti iš tūkstančių ar net milijonų atskirų monomerų.
- Jie pasižymi didele molekuline mase ir unikaliomis fizinėmis savybėmis, tokiomis kaip elastingumas ar tvirtumas.
- Polimerai gali būti natūraliai susidarę, pavyzdžiui, DNR, arba žmogaus sukurti, pavyzdžiui, plastikas.
- Šių grandinių kūrimo procesas vadinamas polimerizacija.
Palyginimo lentelė
| Funkcija | Monomeras | Polimeras |
|---|---|---|
| Struktūra | Paprastas, vienas vienetas | Sudėtingas, ilgos grandinės vienetas |
| Molekulinė masė | Žemas | Aukštas |
| Fizinė būsena | Dažnai dujos arba skystis | Paprastai kieta arba pusiau kieta |
| Cheminis aktyvumas | Labai reaktyvus jungimosi vietose | Paprastai stabilesnis ir mažiau reaktyvus |
| Dažnas pavyzdys | Amino rūgštis | Baltymai |
| Formavimo procesas | Pradinė medžiaga | Galutinis produktas (polimerizacijos būdu) |
Išsamus palyginimas
Struktūros mastas
Monomeras yra viena molekulė su gana paprasta atomų išsidėstymu. Kai šie vienetai polimerizuojasi, jie ne tik susimaišo, bet ir chemiškai susilieja į milžinišką molekulę, vadinamą makromolekule. Šis didžiulis dydžio padidėjimas medžiagą iš dažnai nematomos ar skystos medžiagos paverčia struktūrine medžiaga, iš kurios galima gaminti bet ką – nuo automobilių dalių iki kontaktinių lęšių.
Natūrali ir sintetinė kilmė
Gamta yra geriausia polimerų chemikė. Ji naudoja tokius monomerus kaip nukleotidai, kad sukurtų sudėtingas DNR polimerų grandines, kuriose saugomas mūsų genetinis kodas. Sintezės srityje chemikai paima iš naftos gautus monomerus, tokius kaip etilenas, ir sujungia juos grandinėmis, kad sukurtų polietileną – labiausiai paplitusį plastiką pasaulyje. Nesvarbu, ar tai biologinis, ar pramoninis procesas, didelio kūrimo iš mažo principas išlieka tas pats.
Fizikinės ir cheminės savybės
Atskiri monomerai dažnai pasižymi labai skirtingomis savybėmis nei jų polimeriniai atitikmenys. Pavyzdžiui, stirenas yra skystas monomeras, kurį gali būti pavojinga įkvėpti. Tačiau, polimerizuotas į polistireną, jis tampa kietu, stabiliu plastiku, naudojamu maisto pakuotėse. Ilgos polimerų grandinės sukuria vidinį susipynimą ir tarpmolekulines jėgas, kurios suteikia stiprumo, atsparumo karščiui ir lankstumo, kurio pavieniai vienetai tiesiog negali pasiekti.
Ryšio mechanizmas
Kad monomerai virstų polimeru, turi įvykti cheminė reakcija. „Adityvinės polimerizacijos“ metu monomerai su dvigubomis jungtimis tiesiog sujungiami kaip LEGO kaladėlės. „Kondensacinės polimerizacijos“ metu monomerai jungiasi, išskirdami nedidelį šalutinį produktą, dažniausiai vandenį. Taip mūsų kūnai iš aminorūgščių gamina baltymus, išskirdami vandens molekules, kai prie augančios grandinės pridedama kiekviena nauja grandis.
Privalumai ir trūkumai
Monomeras
Privalumai
- +Labai reaktyvus
- +Lengvai transportuojamas kaip skystis
- +Universalūs statybiniai blokeliai
- +Tiksli cheminė kontrolė
Pasirinkta
- −Dažnai toksiškas arba lakus
- −Trūksta konstrukcijos tvirtumo
- −Nestabilus laikui bėgant
- −Gali būti sunku laikyti
Polimeras
Privalumai
- +Neįtikėtinas patvarumas
- +Platus panaudojimo spektras
- +Cheminis stabilumas
- +Lengvas tvirtumas
Pasirinkta
- −Sunku perdirbti
- −Gali išlikti aplinkoje
- −Sudėtinga gamyba
- −Degradacijos problemos
Dažni klaidingi įsitikinimai
Visi polimerai yra dirbtiniai plastikai.
Nors polimerus dažnai siejame su plastiku, daugelis jų yra visiškai natūralūs. Jūsų plaukai (keratinas), raumenys (aktinas/miozinas) ir net bulvių krakmolas yra biologiniai polimerai, pagaminti iš natūralių monomerų.
Polimeras yra tik fizinis monomerų mišinys.
Polimeras yra viena masyvi molekulė, sujungta stipriais kovalentiniais ryšiais. Tai ne tik krūva monomerų, esančių vienas šalia kito; jie chemiškai suvirinti į naują, vientisą struktūrą.
Polimerus galima lengvai suskaidyti atgal į monomerus.
Kai kuriuos polimerus galima „išpakuoti“ atgal į monomerus, tačiau daugeliui jų reikia intensyvaus karščio, specialių fermentų arba stiprių cheminių medžiagų, kad būtų nutrauktos tos kovalentinės jungtys. Štai kodėl plastiko atliekos yra toks didelis aplinkosaugos iššūkis.
Polimero pavadinimas visada sutampa su monomero pavadinimu.
Paprastai prie monomero pavadinimo tiesiog pridedame „poli-“ (pvz., etilenas tampa polietilenu), tačiau natūralių polimerų pavadinimai dažnai skiriasi. Pavyzdžiui, gliukozės polimeras vadinamas celiulioze arba krakmolu, o ne „poligliukoze“.
Dažnai užduodami klausimai
Koks yra monomero ir polimero pavyzdys žmogaus organizme?
Ar polimeras gali būti pagamintas iš skirtingų tipų monomerų?
Kiek monomerų yra tipiškame polimere?
Ar vanduo yra monomeras?
Kodėl polimerai yra tokie stiprūs, palyginti su monomerais?
Kas vyksta polimerizacijos metu?
Ar visi polimerai yra kietos medžiagos?
Kuo skiriasi natūralus ir sintetinis polimeras?
Ar gliukozė yra monomeras?
Kaip monomerai „žino“, kaip jungtis?
Nuosprendis
Įsivaizduokite monomerus kaip žaliavas, o polimerus – kaip galutinį produktą. Jei kalbate apie mikroskopinį pradinį tašką arba vieną metabolinį vienetą, kalbate apie monomerą; jei kalbate apie gautą medžiagą, pluoštą ar struktūrinį audinį, susiduriate su polimeru.
Susiję palyginimai
Alifatiniai ir aromatiniai junginiai
Šiame išsamiame vadove nagrinėjami esminiai alifatinių ir aromatinių angliavandenilių, dviejų pagrindinių organinės chemijos šakų, skirtumai. Nagrinėjame jų struktūrinius pagrindus, cheminį reaktyvumą ir įvairų pramoninį pritaikymą, pateikdami aiškią sistemą, kaip identifikuoti ir naudoti šias skirtingas molekulines klases moksliniame ir komerciniame kontekste.
Alkanas prieš alkeną
Ši palyginimas paaiškina skirtumus tarp alkanų ir alkenų organinėje chemijoje, apimdamas jų struktūrą, formules, reaktyvumą, būdingas reakcijas, fizikines savybes ir dažniausius panaudojimus, kad parodytų, kaip anglies-anglies dvigubojo ryšio buvimas ar nebuvimas veikia jų cheminį elgesį.
Aminorūgštis ir baltymas
Nors aminorūgštys ir baltymai yra iš esmės susiję, jie atstovauja skirtingiems biologinės sandaros etapams. Aminorūgštys yra atskiri molekuliniai statybiniai blokai, o baltymai yra sudėtingos, funkcinės struktūros, susidarančios, kai šie vienetai jungiasi tam tikromis sekomis, kad įgalintų beveik kiekvieną gyvo organizmo procesą.
Angliavandeniai ir lipidai
Angliavandeniai ir lipidai yra pagrindiniai biologinio gyvenimo kuro šaltiniai, tačiau jie labai skiriasi energijos tankiu ir kaupimo savybėmis. Nors angliavandeniai suteikia greitą energijos prieigą ir struktūrinę paramą, lipidai yra labai koncentruotas, ilgalaikis energijos rezervas ir sudaro esminius vandeniui atsparius ląstelių membranų barjerus.
Atominis skaičius ir masės skaičius
Supratimas skirtumo tarp atominio skaičiaus ir masės skaičiaus yra pirmas žingsnis įvaldant periodinę elementų lentelę. Nors atominis skaičius veikia kaip unikalus pirštų atspaudas, apibrėžiantis elemento tapatybę, masės skaičius nurodo bendrą branduolio svorį, leidžiantį mums atskirti skirtingus to paties elemento izotopus.