Un monomero è una struttura ripetitiva, o unità, all’interno di un tipo di grande molecola nota come polimero. La parola deriva dal greco mono che significa uno e meros che significa parte; è una delle tante parti simili di una lunga catena che costituisce la molecola. I monomeri si legano insieme per formare polimeri durante una reazione chimica chiamata polimerizzazione, in cui le molecole si legano condividendo gli elettroni in quello che viene chiamato legame covalente. Possono anche legarsi tra loro per formare strutture più piccole: un dimero è composto da due monomeri e un trimero, tre, per esempio. I polimeri possono essere costituiti da molte migliaia di queste unità.
Le proprietà strutturali di un polimero dipendono dalla disposizione dei monomeri di cui è composto. Ciò può influenzare la sua solubilità in acqua, il suo punto di fusione, la sua reattività chimica o la sua durata. Due polimeri possono contenere le stesse molecole di monomero, ma a causa della loro disposizione possono avere proprietà diverse.
Bonding
Una caratteristica fondamentale di un’unità monomerica è la sua capacità di legarsi ad almeno altre due molecole. Il numero di molecole con cui un’unità è in grado di legarsi è determinato dal numero di siti attivi in cui si possono formare i legami covalenti. Se può unirsi solo con altre due molecole, si formano strutture a catena. Se può legarsi con tre o più altri monomeri, possono essere costruiti polimeri reticolati più avanzati, tridimensionali. L’elemento carbonio costituisce la base della maggior parte dei polimeri, in quanto è uno dei pochi elementi in grado di legarsi in quattro direzioni diverse con altri quattro atomi.
Il processo di incollaggio non implica necessariamente che due unità monomeriche si uniscano semplicemente insieme. In molti casi, ogni unità perde uno o due atomi, che formano un altro prodotto. Ad esempio, un’unità può cedere un atomo di idrogeno e l’altra un gruppo ossidrile, o idrogeno-ossigeno, per formare un legame, producendo acqua (H2O) come sottoprodotto. Questo tipo di polimerizzazione è noto come reazione di condensazione.
Tipi di polimero
Un polimero che consiste interamente di un tipo di unità monomerica è chiamato omopolimero. Se c’è più di un tipo di unità, questo è noto come copolimero. Questi possono essere raggruppati in diverse categorie, a seconda di come sono disposte le unità:
Alternato: due diverse unità si alternano tra loro, ad esempio …ABABAB…
Periodico: si ripete una data sequenza di unità, ad esempio …ABCABCABC…
Blocco: vengono legati tra loro due o più omopolimeri diversi, ad esempio …AAAABBBB…
Statistica: la sequenza delle unità non ha uno schema fisso, ma alcune combinazioni sono più probabili di altre
Casuale: la sequenza non ha uno schema riconoscibile
Monomeri naturali
Uno dei monomeri naturali più comuni è il glucosio, un carboidrato semplice. Può unirsi con altre molecole di glucosio in vari modi per formare un numero di polimeri diversi. La cellulosa, che si trova nelle pareti cellulari delle piante, è costituita da catene di molecole di glucosio lunghe fino a 10,000 o più unità, che le conferiscono una struttura fibrosa. Nell’amido, le unità di glucosio formano catene ramificate. Le numerose estremità dei rami formano punti in cui gli enzimi possono iniziare a scomporre la molecola, rendendola più facilmente digeribile della cellulosa.
Altri esempi sono gli amminoacidi, che possono unirsi per formare proteine, e nucleotidi, che possono polimerizzare insieme a determinati composti di carboidrati per formare DNA e RNA, le molecole su cui si basa tutta la vita conosciuta. L’isoprene, un composto idrocarburico presente in molte piante, può polimerizzare in gomma naturale. L’elasticità di questa sostanza è dovuta al fatto che le unità formano catene a spirale che possono essere allungate e che si contrarranno nuovamente in uno stato a spirale una volta rilasciate.
Polimeri artificiali
Sono stati prodotti molti polimeri sintetici e includono materiali di uso quotidiano come plastica e adesivi. Spesso, i monomeri da cui sono costruiti sono composti naturali, sebbene possano spesso essere prodotti sinteticamente. Nella maggior parte dei casi, questi composti sono idrocarburi, molecole contenenti solo carbonio e idrogeno.
Un esempio è l’etilene (C2H4, un semplice idrocarburo prodotto dalle piante, ma prodotto su larga scala dal petrolio. Può essere polimerizzato per formare polietilene, talvolta chiamato politene, la plastica più comunemente usata. In sostanza, è realizzato convertendo il doppio legame tra i due atomi di carbonio dell’etilene in un unico legame, lasciando ciascuno in grado di formare un altro legame singolo con un atomo di carbonio vicino, e permettendo la formazione di lunghe catene.Altri esempi sono il propilene e lo stirene, che vengono utilizzati per producono rispettivamente polipropilene e polistirene.