Monomer je ponavljajoča se struktura ali enota znotraj vrste velike molekule, znane kot polimer. Beseda izvira iz grškega mono, kar pomeni en in meros, ki pomeni del; je eden od mnogih podobnih delov dolge verige, ki sestavljajo molekulo. Monomeri se vežejo skupaj in tvorijo polimere med kemično reakcijo, imenovano polimerizacija, kjer se molekule povežejo tako, da si delijo elektrone v tako imenovani kovalentni vezi. Lahko se tudi povežejo med seboj, da tvorijo manjše strukture: na primer dimer je sestavljen iz dveh monomerov in trimerja. Polimeri so lahko sestavljeni iz več tisoč teh enot.
Strukturne lastnosti polimera so odvisne od razporeditve monomerov, iz katerih je sestavljen. To lahko vpliva na njegovo topnost v vodi, tališče, kemično reaktivnost ali trajnost. Dva polimera lahko vsebujeta enake molekule monomera, vendar imata zaradi svoje razporeditve lahko različne lastnosti.
Lepljenje
Ključna značilnost monomerne enote je njena sposobnost, da se poveže z vsaj dvema drugim molekulama. Število molekul, s katerimi se enota lahko poveže, je določeno s številom aktivnih mest, kjer se lahko tvorijo kovalentne vezi. Če se lahko poveže samo z dvema drugim molekulama, nastanejo verižne strukture. Če se lahko poveže s tremi ali več drugimi monomeri, je mogoče zgraditi naprednejše, tridimenzionalne, zamrežene polimere. Element ogljik je osnova večine polimerov, saj je eden redkih elementov, ki se lahko veže v štirih različnih smereh s štirimi drugimi atomi.
Postopek vezave ne vključuje nujno, da se dve monomerni enoti preprosto povežeta skupaj. V mnogih primerih vsaka enota izgubi enega ali dva atoma, ki tvorita drug produkt. Na primer, ena enota se lahko odpove atomu vodika, druga pa hidroksilni ali vodik-kiskovi skupini, da tvori vez, pri čemer nastane voda (H2O) kot stranski produkt. Ta vrsta polimerizacije je znana kot kondenzacijska reakcija.
Vrste polimerov
Polimer, ki je v celoti sestavljen iz ene vrste monomerne enote, se imenuje homopolimer. Če obstaja več kot ena vrsta enote, je to znano kot kopolimer. Te lahko razvrstimo v različne kategorije, odvisno od tega, kako so enote razporejene:
Izmenično: dve različni enoti se izmenjujeta med seboj, na primer …ABABAB…
Periodično: dano zaporedje enot se ponovi, na primer …ABCABCABC…
Blok: dva ali več različnih homopolimerov sta vezanih skupaj, na primer …AAAABBBB…
Statistični: zaporedje enot nima fiksnega vzorca, vendar so nekatere kombinacije bolj verjetne kot druge
Naključno: zaporedje nima vidnega vzorca
Naravni monomeri
Eden najpogostejših naravnih monomerov je glukoza, preprost ogljikov hidrat. Lahko se na različne načine poveže z drugimi molekulami glukoze, da tvori številne različne polimere. Celuloza, ki jo najdemo v celičnih stenah rastlin, je sestavljena iz verig molekul glukoze, dolgih do 10,000 ali več enot, kar ji daje vlaknasto strukturo. V škrobu enote glukoze tvorijo razvejane verige. Številni konci vej tvorijo točke, na katerih lahko encimi začnejo razgrajevati molekulo, zaradi česar je lažje prebavljiva kot celuloza.
Drugi primeri so aminokisline, ki se lahko združijo, da tvorijo beljakovine, in nukleotidi, ki lahko polimerizirajo skupaj z nekaterimi ogljikovimi hidrati, da tvorijo DNK in RNA, molekule, na katerih temelji vse znano življenje. Izopren, ogljikovodikova spojina, ki jo najdemo v številnih rastlinah, se lahko polimerizira v naravni kavčuk. Elastičnost te snovi je posledica dejstva, da enote tvorijo zvite verige, ki jih je mogoče raztegniti in se ob sprostitvi skrčijo nazaj v zvite.
Umetno izdelani polimeri
Proizvedenih je bilo veliko sintetičnih polimerov, ki vključujejo vsakdanje materiale, kot so plastika in lepila. Pogosto so monomeri, iz katerih so zgrajeni, naravne spojine, čeprav se lahko pogosto proizvajajo sintetično. V večini primerov so te spojine ogljikovodiki – molekule, ki vsebujejo samo ogljik in vodik.
En primer je etilen (C2H4, preprost ogljikovodik, ki ga proizvajajo rastline, vendar se v velikem obsegu proizvaja iz nafte. Lahko ga polimeriziramo v polietilen – včasih imenovan polietilen – najpogosteje uporabljeno plastiko. V bistvu je to narejen s pretvorbo dvojne vezi med dvema atomoma ogljika etilena v enojno vez, tako da lahko vsak tvori še eno enojno vez s sosednjim atomom ogljika in omogoča tvorbo dolgih verig. Druga primera sta propilen in stiren, ki se uporabljata za proizvajajo polipropilen oziroma polistiren.