Полимеры и мономеры кратко

Обновлено: 04.07.2024

В мономеры Это небольшие или простые молекулы, которые составляют основную или существенную структурную единицу более крупных или более сложных молекул, называемых полимерами. Мономер - это слово греческого происхождения, которое означает обезьяна, один и Всего лишь, часть.

Когда один мономер соединяется с другим, образуется димер. Когда он, в свою очередь, соединяется с другим мономером, он образует тример и так далее, пока не образует короткие цепи, называемые олигомерами, или более длинные цепи, которые называются полимерами.

Мономеры связываются или полимеризуются, образуя химические связи, разделяя пары электронов; то есть они объединены связями ковалентного типа.

На верхнем изображении кубы представляют собой мономеры, которые связаны двумя гранями (двумя связями), образуя наклонную башню.

Это объединение мономеров известно как полимеризация. Мономеры одного или разных типов могут быть соединены, и количество ковалентных связей, которые они могут установить с другой молекулой, будет определять структуру полимера, который они образуют (линейные цепи, наклонные или трехмерные структуры).

Существует множество мономеров, среди которых есть мономеры природного происхождения. Они принадлежат и создают органические молекулы, называемые биомолекулами, присутствующими в структуре живых существ.

Например, аминокислоты, из которых состоят белки; моносахаридные единицы углеводов; и мононуклеотиды, составляющие нуклеиновые кислоты. Существуют также синтетические мономеры, которые позволяют производить бесчисленное множество инертных полимерных продуктов, таких как краски и пластмассы.

Можно упомянуть два из тысяч примеров, которые можно привести, такие как тетрафторэтилен, который образует полимер, известный как тефлон, или мономеры фенол и формальдегид, которые образуют полимер, называемый бакелитом.

Характеристики мономера

Мономеры связаны ковалентными связями

Атомы, которые участвуют в образовании мономера, удерживаются вместе прочными и стабильными связями, такими как ковалентная связь. Точно так же мономеры полимеризуются или соединяются с другими мономерными молекулами через эти связи, придавая полимерам прочность и стабильность.

Эти ковалентные связи между мономерами могут быть образованы химическими реакциями, которые будут зависеть от атомов, составляющих мономер, наличия двойных связей и других характеристик, которые имеют структуру мономера.

Процесс полимеризации может происходить посредством одной из следующих трех реакций: конденсации, присоединения или свободных радикалов. У каждого из них есть свои механизмы и способы роста.

Функциональность мономеров и структура полимера

Мономер может связываться по крайней мере с двумя другими молекулами мономера. Это свойство или характеристика, известная как функциональность мономера, позволяет им быть структурными единицами макромолекул.

Мономеры могут быть бифункциональными или полифункциональными, в зависимости от активных или реактивных участков мономера; то есть атомов молекулы, которые могут участвовать в образовании ковалентных связей с атомами других молекул или мономеров.

Эта характеристика также важна, так как она тесно связана со структурой входящих в нее полимеров, как подробно описано ниже.

Бифункциональность: линейный полимер

Мономеры являются бифункциональными, если они имеют только два сайта связывания с другими мономерами; то есть мономер может образовывать только две ковалентные связи с другими мономерами и образует только линейные полимеры.

Примеры линейных полимеров включают этиленгликоль и аминокислоты.

Полифункциональные мономеры - трехмерные полимеры

Есть мономеры, которые могут быть соединены более чем с двумя мономерами и образуют структурные единицы с наибольшей функциональностью.

Они называются полифункциональными и образуют разветвленные, сетчатые или трехмерные полимерные макромолекулы; например, полиэтилен.

Скелет или центральная структура

С двойной связью между углеродом и углеродом

Есть мономеры, которые имеют центральный скелет в своей структуре, состоящий по крайней мере из двух атомов углерода, связанных двойной связью (C = C).

В свою очередь, эта цепочка или центральная структура имеет боковые связанные атомы, которые могут изменяться с образованием другого мономера. (Р₂C = CR₂).

Если любая из цепей R модифицирована или заменена, получается другой мономер. Кроме того, когда эти новые мономеры объединяются, они образуют другой полимер.

В качестве примера этой группы мономеров пропилен (H₂C = CH₃H), тетрафторэтилен (F₂C = CF₂) и винилхлорид (H₂C = CClH).

Две функциональные группы в структуре

Хотя есть мономеры, которые имеют только одну функциональную группу, существует широкая группа мономеров, которые имеют две функциональные группы в своей структуре.

Аминокислоты - хороший тому пример. Они обладают функциональной аминогруппой (-NH₂) и функциональную группу карбоновой кислоты (-COOH), присоединенную к центральному атому углерода.

Эта характеристика того, что он является дифункциональным мономером, также дает ему способность образовывать длинные полимерные цепи, такие как наличие двойных связей.

Функциональные группы

В общем, свойства, которые присутствуют в полимерах, задаются атомами, которые образуют боковые цепи мономеров. Эти цепи составляют функциональные группы органических соединений.

Существуют семейства органических соединений, характеристики которых задаются функциональными группами или боковыми цепями. Примером является функциональная группа карбоновой кислоты R - COOH, аминогруппа R - NH₂, спирт R - OH, среди многих других, которые участвуют в реакциях полимеризации.

Объединение мономеров одного или разных типов

Союз равных мономеров

Мономеры могут образовывать разные классы полимеров. Одни и те же мономеры или мономеры одного типа могут быть объединены и образовать так называемые гомополимеры.

В качестве примера можно упомянуть стирол, мономер, образующий полистирол. Крахмал и целлюлоза также являются примерами гомополимеров, состоящих из длинных разветвленных цепей мономера глюкозы.

Союз разных мономеров

Объединение различных мономеров образует сополимеры. Единицы повторяются в разном количестве, порядке или последовательности по всей структуре полимерных цепей (A-B-B-B-A-A-B-A-A-…).

В качестве примера сополимеров можно упомянуть нейлон, полимер, образованный повторяющимися звеньями двух разных мономеров. Это дикарбоновая кислота и молекула диамина, которые соединяются посредством конденсации в эквимолярных (равных) пропорциях.

Различные мономеры также могут быть соединены в неравных пропорциях, как в случае образования специализированного полиэтилена, основная структура которого представляет собой мономер 1-октена плюс мономер этилена.

Типы мономеров

Существует множество характеристик, которые позволяют установить различные типы мономеров, включая их происхождение, функциональность, структуру, тип полимера, который они образуют, способ полимеризации и их ковалентные связи.

Природные мономеры

-Есть мономеры природного происхождения, такие как изопрен, который получают из сока или латекса то растения, а также мономерная структура натурального каучука.

-Некоторые аминокислоты, вырабатываемые насекомыми, образуют фиброин или белок шелка. Кроме того, есть аминокислоты, которые образуют полимерный кератин, белок шерсти, производимый такими животными, как овцы.

-Среди природных мономеров также находятся основные структурные единицы биомолекул. Моносахарид глюкоза, например, связывается с другими молекулами глюкозы с образованием различных типов углеводов, таких как крахмал, гликоген, целлюлоза и другие.

-Аминокислоты, с другой стороны, могут образовывать широкий спектр полимеров, известных как белки. Это потому, что существует двадцать типов аминокислот, которые могут быть связаны в любом произвольном порядке; и, следовательно, они в конечном итоге образуют тот или иной белок со своими собственными структурными характеристиками.

-Мононуклеотиды, которые образуют макромолекулы, называемые нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК соответственно, также являются очень важными мономерами в этой категории.

Синтетические мономеры

-Среди искусственных или синтетических мономеров (которых много) можно упомянуть некоторые, из которых изготавливаются различные разновидности пластмасс; как винилхлорид, который образует поливинилхлорид или ПВХ; и газообразный этилен (H₂C = CH₂) и его полиэтиленовый полимер.

Хорошо известно, что из этих материалов можно создавать самые разные контейнеры, бутылки, предметы домашнего обихода, игрушки, строительные материалы и другие.

-Тетрафторэтиленовый мономер (F₂C = CF₂) образует полимер, известный под коммерческим названием тефлон.

-Молекула капролактама, полученная из толуола, необходима для синтеза нейлона, среди многих других.

-Существует несколько групп акриловых мономеров, которые классифицируются по составу и функциям. Среди них акриламид и метакриламид, акрилат, акрилы с фтором и другие.

Неполярные и полярные мономеры

Эта классификация проводится по разности электроотрицательностей атомов, составляющих мономер. Когда есть заметная разница, образуются полярные мономеры; например, полярные аминокислоты, такие как треонин и аспарагин.

Когда разность электроотрицательностей равна нулю, мономеры неполярны. Среди неполярных аминокислот есть триптофан, аланин, валин; а также неполярные мономеры, такие как винилацетат.

Циклические или линейные мономеры

По форме или организации атомов в структуре мономеров их можно классифицировать как циклические мономеры, такие как пролин, оксид этилена; линейные или алифатические, такие как аминокислота валин, этиленгликоль среди многих других.

Примеры

В дополнение к уже упомянутым, существуют следующие дополнительные примеры мономеров:

-И хотя они не были упомянуты, есть мономеры, структура которых не карбонатная, а сульфурированная, фосфорная или имеет атомы кремния.

💥Что такое мономер? Мономер -это молекула ,которая может образовывать химическую связь с другим мономером,образуя полимер.То есть это простая молекула 💥Что такое полимер? Полимер-это соединение,состоящие из повторяющихся звеньев(мономеров) Полимер образуется в результате реакции полимеризации 💥Что такое полимеризация? Это реакция образования высокомолекулярных. Читать далее

Спасибо! Наконец-то понятно и главное по порядку разложено

Мономеры - это атомы, группы атомов или небольшие молекулы, способные образовывать устойчивые цепочки.

Полимеры - это вещества, молекулы которых состоят из большого количества одинаковых "звеньев" - мономеров.

Одним из важнейших направлений в органической химии является изучение и создание полимерных материалов, из которых сегодня изготавливается множество изделий бытового и промышленного назначения.

Это сложная тема, но разобраться в ней хотя бы в общих чертах необходимо, чтобы лучше понимать свойства и особенности разных видов полимеров.

Что такое мономеры?

В качестве примера натуральных мономеров можно вспомнить аминокислоты, которые, полимеризуясь, образуют сложные белковые молекулы. Находящиеся в клеточном ядре нуклеотиды образуют чрезвычайно важные естественные полимеры – нуклеиновые кислоты РНК и ДНК. Но подавляющее большинство полимеров, используемых современной промышленностью, получены всё же путём органического синтеза на химических предприятиях, из акриламида и акриловой кислоты, этилена и ацетилена, винила хлорида и др.

Что такое полимеры?

Полимеры часто называют высокомолекулярными соединениями (ВМС), так как их молекулярный вес чрезвычайно высок и достигает сотен тысяч и даже миллионов единиц. Полимеры образуются в результате химических реакций поликонденсации и полимеризации.

Существует три типа формирования полимерных молекул:

– линейный, когда мономерные отрезки соединены друг с другом в виде длинной цепи двумя связями;

– сетчатый, когда макромолекула образует сетчатую структуру, а каждый мономер связан с другими при помощи трёх или четырёх связей;

– разветвлённый, сочетающий в одной молекуле двухвалентные (с двумя связями) и трёх-четырёхвалентные мономеры.

Линейные и разветвлённые полимеры могут образовывать эластичные плёнки и анизотропные волокна, тогда как сетчатые полимеры отличаются высокой прочностью, твёрдостью и достаточно высокой термоустойчивостью. Но сильный нагрев, до температуры плавления, разрушает сетчатую структуру, после чего она не восстанавливается.

Если же нагревать линейный или разветвлённый полимер, то он превращается в пластичную массу, а после застывания восстанавливает свои свойства, поэтому они пригодны для многоразового использования.

Получение полимеров химическим путём

Полимеры образуются из отдельных мономеров в ходе процессов поликонденсации либо полимеризации. Поликонденсация возможна для мономеров, состоящих из двух или нескольких атомных групп. В макромолекуле полимера, как правило, элементарное звено отличается по составу от исходного мономера.

В процессе полимеризации единичные мономеры соединяются в молекулу полимера целиком, без потери атомов. При этом кратные связи в молекулах мономера преобразуются в одинарные, а валентные электроны вторых связей служат для установления связей между молекулами мономеров. Именно так из этилена образуется полиэтилен.

Природные и синтетические полимеры

Некоторые виды полимеров образуются естественным путём. Примерами натуральных полимеров могут служить таким распространённые вещества, как целлюлоза, крахмал, волокна шерсти, шёлка или хлопка, натуральный каучук, а также все виды белковых соединений.

Большинство видов полимеров получают искусственным путём в ходе полимерного синтеза из дешёвых и доступных видов органического сырья – каменного угля, природного газа, различных фракций нефти и т.д. Это разнообразные пластмассы, синтетические волокна, вспененные материалы, синтетический каучук и т.д.

Многие синтетические полимеры по прочности, химической стойкости, водонепроницаемости и ряду других важных свойств существенно превосходят натуральные материалы. Кроме того, в производстве полимеры намного дешевле природных материалов, поэтому их широко используют во всех сферах промышленности и быта.

Разница между мономером и полимером - Разница Между

Содержание:

Главное отличие - мономер против полимера

Что такое мономер

Примеры виниловых мономеров

Что такое полимер

Полимеры синтезируются химически, а также встречаются в природе. Некоторые из самых распространенные природные полимеры являются; белки (полиамиды), ДНК (полинуклеотид), РНК (полинуклеотид), целлюлоза (полисахарид) и т. д. Примеры синтетических полимеров включают синтетический каучук, нейлон, ПВХ, полиэтилен, полипропилен и т. д. Полимер действует как непрерывный макроскопический материал, тогда как его химические свойства могут быть определены в наномасштабе в отношении того, как полимерные цепи взаимодействуют посредством физических сил. Однако объемные свойства полимеров можно проверить снаружи.

Различные полимерные архитектуры

Разница между мономером и полимером

Определение

полимер это макроскопический материал, построенный из большого количества повторяющихся единичных единиц, связанных вместе.

мономер представляет собой одно повторяющееся звено, которое ковалентно связано с образованием полимеров.

Размер

Полимеры являются сложными молекулами с очень высокой молекулярной массой.

Мономеры простые молекулы с низким молекулярным весом.

Строительные блоки

полимер всегда будет иметь один повторяющийся блок.

мономер может иметь разные комбинации единиц.

Физические / Химические Свойства

Полимеры являются макроскопическими молекулами, которые сильнее мономеров и менее чувствительны к химическим веществам.

Мономеры представляют собой небольшие молекулы в микроскопическом масштабе, которые нельзя сравнить с макроскопическими свойствами полимеров. И они химически более химически активны, чем полимеры.

Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.

Например , полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH₂=CH₂:

…-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-… или (-CH₂—CH₂-)_n

Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.

Например , пропилен (пропен) СН₂=СH–CH₃ является мономером полипропилена

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.

Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры.

Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.

Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH₂–CHR–)_n расположены упорядоченно.

Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Классификация по происхождению

По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.

Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).

Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.

Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).

Классификация по химическому характеру

По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).

Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.

Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH₂-.

Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).

Классификация по способу получения

Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.

Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера.

Например , образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода).

Например , образование капрона протекает по механизму поликонденсации:

Свойства полимеров

По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.

Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Например , фенолформальдегидные смолы, полиуретан.

Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.

Например , полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.

Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.

Например , натуральный каучук.

Полимеризация

Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.

В основе полимеризации лежит реакция присоединения.
Полимеризация – цепная реакция, включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи.
Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.

Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.

Например , схема сополимеризации этилена с пропиленом:

Важнейшие синтетические полимеры

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:

Метиловый эфир метакриловой кислоты

Термопластичный (t = 260-320 0 C)

Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)

Поликонденсация

В основе поликонденсации лежит реакция замещения.
Поликонденсация – процесс ступенчатый, т.к. образование макромолекул происходит в результате последовательного взаимодействия мономеров, димеров или n-меров как между собой, так и друг с другом.
Помимо высокомолекулярного соединения, в реакции поликонденсации образуется второе, низкомолекулярное вещество (обычно это вода).

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:

Читайте также: