Мономеры и полимеры. В чем разница

Все органические вещества (класс химических веществ, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входят атомы углерода) могут быть разделены на две группы: низкомолекулярные органические и высокомолекулярные (полимеры) органические вещества.

Размеры низкомолекулярных органических веществ (это, к примеру, аминокислоты, нуклеотиды, метан и его гомологи, спирты и алкалоиды — морфин, стрихнин, хини, кофеин, кониин, никотин, атропин, кодеин) составляют лишь десятки и сотни а. е. м. (атомных единиц массы).

Мономер — это молекула простого низкомолекулярного органического вещества, которая может образовывать химическую связь с другим мономером, образуя полимер.

Полимер — это высокомолекулярное органическое соединение, состоящие из повторяющихся звеньев, которые называются, в свою очередь, мономерами. Полимеры характеризуются прочными продольными химическими связями внутри макромолекул и относительно слабыми — между ними, за исключением структурно сшитых (фенолоформальдегидные смолы, вулканизированные каучуки с большим содержанием серы) полимеров, которые имеют пространственную структуру сетчатых взаимосвязей между макромолекулами.

Различение полимеров по происхождению. Полимеры бывают природными (например, белки в живой природе, крахмал, натуральный каучук, янтарь, кожа, меха, шерсть, шёлк и хлопок), а также различные вяжущие вещества (цемент, известь, глина). Полимеры бывают синтетическими, т. е. полученными из мономеров (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, синтетические каучуки и т.д.). Также полимеры бывают и искусственными, т. е. полученными в результате химической обработки природных полимеров (эфиры целлюлозы, резина). Специфической группой полимеров являются каучуки и каучукоподобные полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами — способностью к большим упругим деформациям, их также называют эластомерами.

Что такое полимеризация? Это реакция, при которой образуется высокомолекулярное вещество (полимер) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, к примеру) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Например, мономер полипропилена — это пропилен (газ, обладает, кстати, наркотическим эффектом). А мономером такого полимера как полиэтилен является этилен (тоже газ).

Как же жидкий полимер становится твердым? С изменением молекулярного веса, т. е. с изменением числа связанных между собой молекул мономеров, резко меняются свойства полимеров ими образуемых. Происходит как бы сгущение, уплотнение вещества. К примеру, тот же этилен, как уже сказали — газ. Его молекулы состоят всего из двух атомов углерода и четырех атомов водорода. Но когда молекулы состоят уже из 50-100 связанных молекул этилена, то они образуют жидкий продукт. С увеличением длины полимерной цепи за счет присоединения еще большего количества молекул мономера консистенция вещества (полиэтилена) становится более вязкой, затем делается пастообразной и, наконец, когда молекулярный вес достигает нескольких сотен тысяч единиц, полимер делается твердым и прочным, что позволяет его выпускать в гранулах, а затем получать из них плотную полиэтиленовую плёнку.

Вообще, число мономеров в молекуле полимера может варьировать от нескольких штук до десятков миллионов. Например, если вернуться к природным полимерам, то глутатион, пептид, играющий важную роль в окислительно-восстановительных процессах, состоит всего из трёх аминокислот, а вот молекула ДНК, образующая единственную хромосому бактерий, построена более чем из 3 млн нуклеотидов!