Monomeri e polimeri in chimica

Un monomero è un tipo di molecola che ha la capacità di legarsi chimicamente con altre molecole in una lunga catena; un polimero è una catena di un numero non specificato di monomeri. In sostanza, i monomeri sono i mattoni dei polimeri, che sono tipi più complessi di molecole. I monomeri che ripetono le unità molecolari sono collegati in polimeri da legami covalenti.

monomeri

La parola monomero deriva mono- (uno) e -mer (parte). I monomeri sono piccole molecole che possono essere unite in modo ripetuto per formare molecole più complesse chiamate polimeri. I monomeri formano polimeri formando legami chimici o legandosi supramolecolarmente attraverso un processo chiamato polimerizzazione.

A volte i polimeri sono costituiti da gruppi legati di subunità monomeriche (fino a poche decine di monomeri) chiamati oligomeri. Per qualificarsi come oligomero, le proprietà della molecola devono cambiare in modo significativo se una o alcune subunità vengono aggiunte o rimosse. Esempi di oligomeri includono collagene e paraffina liquida.

Un termine correlato è "proteina monomerica", che è una proteina che si lega per creare un complesso multiproteico. I monomeri non sono solo blocchi di polimeri, ma sono molecole importanti a sé stanti, che non formano necessariamente polimeri a meno che le condizioni siano giuste.

Esempi di monomeri

Esempi di monomeri includono cloruro di vinile (che polimerizza in cloruro di polivinile o PVC), glucosio (che polimerizza in amido, cellulosa, laminarina e glucani) e amminoacidi (che polimerizzano in peptidi, polipeptidi e proteine). Il glucosio è il monomero naturale più abbondante, che polimerizza formando legami glicosidici.

polimeri

La parola polimero deriva poli- (molti) e -mer (parte). Un polimero può essere una macromolecola naturale o sintetica composta da unità ripetitive di una molecola più piccola (monomeri). Mentre molte persone usano il termine "polimero" e "plastica" in modo intercambiabile, i polimeri sono una classe di molecole molto più ampia che comprende materie plastiche, oltre a molti altri materiali, come cellulosa, ambra e gomma naturale.

I composti a basso peso molecolare possono essere distinti per il numero di subunità monomeriche che contengono. I termini dimero, trimero, tetramero, pentamero, esamero, eptamero, ottamero, nonamer, decamatore, dodecamero, eicosamero riflettono molecole contenenti 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 e 20 unità monomeriche.

Esempi di polimeri

Esempi di polimeri includono materie plastiche come polietilene, siliconi come mastice sciocco, biopolimeri come cellulosa e DNA, polimeri naturali come gomma e gommalacca e molte altre importanti macromolecole.

Gruppi di monomeri e polimeri

Le classi di molecole biologiche possono essere raggruppate nei tipi di polimeri che formano e nei monomeri che agiscono come subunità:

• lipidi - polimeri chiamati digliceridi, trigliceridi; i monomeri sono glicerolo e acidi grassi
• proteine - i polimeri sono noti come polipeptidi; i monomeri sono aminoacidi
• Acidi nucleici - i polimeri sono DNA e RNA; i monomeri sono nucleotidi, che a loro volta sono costituiti da una base azotata, zucchero pentoso e gruppo fosfato
• carboidrati - i polimeri sono polisaccaridi e disaccaridi *; i monomeri sono monosaccaridi (zuccheri semplici)

* Tecnicamente, i digliceridi e i trigliceridi non sono veri polimeri perché si formano attraverso la sintesi di disidratazione di molecole più piccole, non dal legame end-to-end di monomeri che caratterizza la vera polimerizzazione.

Come si formano i polimeri

La polimerizzazione è il processo di legame covalente dei monomeri più piccoli nel polimero. Durante la polimerizzazione, i gruppi chimici vengono persi dai monomeri in modo che possano unirsi. Nel caso di biopolimeri di carboidrati, questa è una reazione di disidratazione in cui si forma l'acqua.

Risorse e ulteriori letture

• Cowie, J.M.G. e Valeria Arrighi. "Polimeri: chimica e fisica dei materiali moderni", 3a ed. Boca Taton: CRC Press, 2007. 
• Sperling, Leslie H. "Introduzione alla scienza dei polimeri fisici", 4a ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.  
• Young, Robert J. e Peter A. Lovell. "Introduzione ai polimeri", 3a ed. Boca Raton, LA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011.