Un monomère est une structure répétitive, ou unité, au sein d’un type de grosse molécule connue sous le nom de polymère. Le mot vient du grec mono signifiant un et meros signifiant partie ; c’est l’une des nombreuses parties similaires d’une longue chaîne qui constitue la molécule. Les monomères se lient pour former des polymères au cours d’une réaction chimique appelée polymérisation, où les molécules se lient en partageant des électrons dans ce qu’on appelle une liaison covalente. Ils peuvent également se lier entre eux pour former des structures plus petites : un dimère est constitué de deux monomères et d’un trimère, trois par exemple. Les polymères peuvent être constitués de plusieurs milliers de ces unités.
Les propriétés structurelles d’un polymère dépendent de l’arrangement des monomères qui le composent. Cela peut affecter sa solubilité dans l’eau, son point de fusion, sa réactivité chimique ou sa durabilité. Deux polymères peuvent contenir les mêmes molécules de monomère, mais en raison de leurs arrangements, ils peuvent avoir des propriétés différentes.
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Une caractéristique clé d’une unité monomère est sa capacité à se lier à au moins deux autres molécules. Le nombre de molécules avec lesquelles une unité est capable de se lier est déterminé par le nombre de sites actifs où les liaisons covalentes peuvent se former. S’il ne peut se joindre qu’à deux autres molécules, des structures en forme de chaîne se forment. S’il peut se lier à trois autres monomères ou plus, des polymères réticulés tridimensionnels plus avancés peuvent être construits. L’élément carbone constitue la base de la plupart des polymères, car c’est l’un des rares éléments pouvant se lier dans quatre directions différentes avec quatre autres atomes.
Le processus de liaison n’implique pas nécessairement que deux unités monomères se joignent simplement ensemble. Dans de nombreux cas, chaque unité perd un ou deux atomes, qui forment un autre produit. Par exemple, une unité peut céder un atome d’hydrogène et l’autre un groupe hydroxyle, ou hydrogène-oxygène, afin de former une liaison, produisant de l’eau (H2O) comme sous-produit. Ce type de polymérisation est connu sous le nom de réaction de condensation.
Types de polymère
Un polymère qui se compose entièrement d’un type d’unité monomère est appelé un homopolymère. S’il y a plus d’un type d’unité, on parle de copolymère. Celles-ci peuvent être regroupées en différentes catégories, selon la manière dont les unités sont agencées :
Alternance : deux unités différentes alternent, par exemple, …ABABAB…
Périodique : une séquence donnée d’unités est répétée, par exemple, …ABCABCABC…
Bloc : deux ou plusieurs homopolymères différents sont liés ensemble, par exemple, …AAAABBBB…
Statistique : la séquence d’unités n’a pas de modèle fixe, mais certaines combinaisons sont plus probables que d’autres
Aléatoire : la séquence n’a pas de motif discernable
Monomères naturels
L’un des monomères naturels les plus courants est le glucose, un glucide simple. Il peut se joindre à d’autres molécules de glucose de diverses manières pour former un certain nombre de polymères différents. La cellulose, présente dans les parois cellulaires des plantes, est constituée de chaînes de molécules de glucose pouvant atteindre 10,000 XNUMX unités ou plus de long, ce qui lui confère une structure fibreuse. Dans l’amidon, les unités glucose forment des chaînes ramifiées. Les nombreuses extrémités des branches forment des points où les enzymes peuvent commencer à décomposer la molécule, la rendant plus facilement digestible que la cellulose.
D’autres exemples sont les acides aminés, qui peuvent s’unir pour former des protéines, et les nucléotides, qui peuvent polymériser avec certains composés glucidiques pour former de l’ADN et de l’ARN, les molécules sur lesquelles toute vie connue est basée. L’isoprène, un composé hydrocarboné présent dans de nombreuses plantes, peut se polymériser en caoutchouc naturel. L’élasticité de cette substance est due au fait que les unités forment des chaînes enroulées qui peuvent être étirées et qui se rétracteront dans un état enroulé lorsqu’elles seront relâchées.
Polymères artificiels
De nombreux polymères synthétiques ont été produits, et ils incluent des matériaux de tous les jours tels que les plastiques et les adhésifs. Souvent, les monomères à partir desquels ils sont construits sont des composés naturels, bien qu’ils puissent souvent être produits par synthèse. Dans la plupart des cas, ces composés sont des hydrocarbures, des molécules ne contenant que du carbone et de l’hydrogène.
Un exemple est l’éthylène (C2H4, un hydrocarbure simple qui est produit par les plantes, mais qui est fabriqué à grande échelle à partir du pétrole. Il peut être polymérisé pour former du polyéthylène – parfois appelé polyéthylène – le plastique le plus couramment utilisé. En substance, c’est fait en convertissant la double liaison entre les deux atomes de carbone de l’éthylène en une simple liaison, laissant chacun capable de former une autre simple liaison avec un atome de carbone voisin, et permettant à de longues chaînes de se former.D’autres exemples sont le propylène et le styrène, qui sont utilisés pour fabriquer respectivement du polypropylène et du polystyrène.