Un monómero es una estructura repetida, o unidad, dentro de un tipo de molécula grande conocida como polímero. La palabra proviene del griego mono que significa uno y meros que significa parte; es una de las muchas partes similares de una cadena larga que forma la molécula. Los monómeros se unen para formar polímeros durante una reacción química llamada polimerización, donde las moléculas se unen compartiendo electrones en lo que se llama enlace covalente. También pueden unirse entre sí para formar estructuras más pequeñas: un dímero está formado por dos monómeros y un trímero, por ejemplo, tres. Los polímeros pueden constar de muchos miles de estas unidades.
Las propiedades estructurales de un polímero dependen de la disposición de los monómeros que lo componen. Esto puede afectar su solubilidad en agua, su punto de fusión, su reactividad química o su durabilidad. Dos polímeros pueden contener las mismas moléculas de monómero, pero debido a su disposición, pueden tener propiedades diferentes.
Vinculación
Una característica clave de una unidad de monómero es su capacidad para unirse al menos a otras dos moléculas. El número de moléculas con las que puede unirse una unidad está determinado por el número de sitios activos donde se pueden formar los enlaces covalentes. Si solo puede unirse con otras dos moléculas, se forman estructuras en forma de cadena. Si puede unirse con otros tres o más monómeros, se pueden construir polímeros reticulados tridimensionales más avanzados. El elemento carbono forma la base de la mayoría de los polímeros, ya que es uno de los pocos elementos que puede unirse en cuatro direcciones diferentes con otros cuatro átomos.
El proceso de unión no implica necesariamente que dos unidades de monómero se unan simplemente. En muchos casos, cada unidad pierde uno o dos átomos, que forman otro producto. Por ejemplo, una unidad puede ceder un átomo de hidrógeno y la otra un grupo hidroxilo o hidrógeno-oxígeno para formar un enlace, produciendo agua (H2O) como subproducto. Este tipo de polimerización se conoce como reacción de condensación.
Tipos de polímero
Un polímero que consta completamente de un tipo de unidad de monómero se denomina homopolímero. Si hay más de un tipo de unidad, esto se conoce como copolímero. Estos se pueden agrupar en diferentes categorías, dependiendo de cómo estén organizadas las unidades:
Alternando: dos unidades diferentes se alternan entre sí, por ejemplo,… ABABAB…
Periódico: se repite una secuencia determinada de unidades, por ejemplo,… ABCABCABC…
Bloque: dos o más homopolímeros diferentes se unen, por ejemplo,… AAAABBBB…
Estadístico: la secuencia de unidades no tiene un patrón fijo, pero ciertas combinaciones son más probables que otras
Aleatorio: la secuencia no tiene un patrón discernible
Monómeros naturales
Uno de los monómeros naturales más comunes es la glucosa, un carbohidrato simple. Puede unirse con otras moléculas de glucosa de diversas formas para formar varios polímeros diferentes. La celulosa, que se encuentra en las paredes celulares de las plantas, consiste en cadenas de moléculas de glucosa de hasta 10,000 o más unidades de largo, lo que le da una estructura fibrosa. En el almidón, las unidades de glucosa forman cadenas ramificadas. Los numerosos extremos de las ramas forman puntos en los que las enzimas pueden comenzar a descomponer la molécula, haciéndola más fácil de digerir que la celulosa.
Otros ejemplos son los aminoácidos, que pueden unirse para formar proteínas, y los nucleótidos, que pueden polimerizar junto con ciertos compuestos de carbohidratos para formar ADN y ARN, las moléculas en las que se basa toda la vida conocida. El isopreno, un compuesto de hidrocarburo que se encuentra en muchas plantas, puede polimerizarse en caucho natural. La elasticidad de esta sustancia se debe al hecho de que las unidades forman cadenas enrolladas que se pueden estirar y que se contraerán de nuevo a un estado enrollado cuando se suelten.
Polímeros artificiales
Se han producido muchos polímeros sintéticos e incluyen materiales cotidianos como plásticos y adhesivos. A menudo, los monómeros a partir de los cuales se construyen son compuestos de origen natural, aunque a menudo se pueden producir sintéticamente. En la mayoría de los casos, estos compuestos son hidrocarburos, moléculas que contienen solo carbono e hidrógeno.
Un ejemplo es el etileno (C2H4, un hidrocarburo simple que producen las plantas, pero que se fabrica a gran escala a partir del petróleo. Se puede polimerizar para formar polietileno, a veces llamado polietileno, el plástico más utilizado. En esencia, es hecho mediante la conversión del doble enlace entre los dos átomos de carbono del etileno en un enlace sencillo, dejando cada uno capaz de formar otro enlace sencillo con un átomo de carbono vecino, y permitiendo que se formen cadenas largas. Otros ejemplos son el propileno y el estireno, que se utilizan para fabricamos polipropileno y poliestireno, respectivamente.