مونومر

مونومر ^[۱] ، موادی هستند تشکیل شده از مولکولهای واحد؛ که از پیوستن آنها پلیمر^[۲] به وجود می‌آید. ایزوپرن ^[۳] CH₂=C(CH₃)CH=CH₂، پروپیلن ^[۴] CH₃CH=CH₂، کلرید وینیل(وینیل کلرید)^[۵] CH₂=CHCl چند نمونه از مونومرهایی هستند که در علوم و صنایع پلیمری کاربرد دارند. در علوم زیستی نیز مونومرهای طبیعی با پیوند به یکدیگر مولکولهای بزرگتر را می‌سازند مثلا گلوکز مونومر نشاسته،گلیکوژن و سلولز است یا آمینواسید مونومر پروتئین است.

مونومر یا تکپار نوعی مولکول است که واحد اصلی پلیمرها را تشکیل می دهد. مونومرها از طریق فرایندی که به عنوان پلیمریزاسیون (polymerization) شناخته می شود ، به سایر مونومرها متصل می شوند و مولکول هایی با زنجیرهای تکراری را تشکیل می دهند. واکنش‌های مختلفی معمولاً از طریق کاتالیزورها منجر به پلیمریزاسیون می‌شوند که در آن دو مولکول مجزا با اشتراک جفت الکترون‌ها به یکدیگر متصل شده و پیوندهای کووالانسی را تشکیل می‌دهند. مونومرها ممکن است منشأ طبیعی یا مصنوعی داشته باشند.^[۶] اصطلاح monomer از کلمات یونانی mono به معنی یک و meros به معنی بخش گرفته شده است.
تعریف آیوپاک: یک مولکول که می‌تواند تحت پلیمریزاسیون قرار گیرد و به این وسیله واحدهای اساسی را به ساختار اساسی یک درشت مولکول تبدیل می‌کند.^[۷]

طبقه بندی مونومرویرایش

مونومرها را می توان از جهات مختلف طبقه بندی کرد. بسته به نوع پلیمری که تشکیل می شوند ، می توان آنها را به دو گروه گسترده تقسیم کرد. مونومرهایی که در پلیمریزاسیون تراکمی شرکت می کنند، استوکیومتری متفاوتی نسبت به مونومرهایی دارند که در پلیمریزاسیون افزایشی شرکت می کنند.

اتصال مونومرهاویرایش

پلیمریزاسیون تراکمی(condensation polymerization)ویرایش

پلیمریزاسیون تراکمی تشکیل (PET)

پلیمریزاسیون تراکمی نوعی پلیمریزاسیون است که در آن مونومرها و یا الیگومرها با یکدیگر واکنش می دهند و واحدهای ساختاری بزرگتری ایجاد می کنند در حالی که مولکول های کوچکتر را به عنوان محصول جانبی مانند آب یا متانول آزاد می کنند. یک نمونه مشهور از واکنش تراکم ، استری شدن اسیدهای کربوکسیلیک با الکل ها است.^[۸]پلیمرهای خطی از مونومرهای دو عاملی ، یعنی ترکیباتی با دو گروه انتهایی واکنش پذیر تولید می شوند. پلیمرهای تراکمی متداول شامل پلی آمیدها و پروتئین ها هستند.^[۹]

پلیمریزاسیون افزایشی(Addition polymerization)ویرایش

پلی اتیلن

در پلیمریزانسیون افزایشی مونومرها بدون از دست دادن مولکول، به یکدیگر متصل می‌شوند؛ بنابراین پلیمر تولید شده با این واکنش دارای واحدهای تکرار شونده‌ای همانند مونومر اولیه هستند. از جمله پلیمر های افزایشی می توان به پلی اتیلن، پلی ویتیل کلرید، پلی تترافلوئورواتیلن (تفلون) و... اشاره کرد. به عنوان مثال واکنش پلیمریزاسیون افزایشی پلی اتیلن به صورت زیر است:^[۱۰]
n CH
2=CH
2 (gas) → [–CH
2–CH
2–]
n (solid)
همانطور که ملاحظه می شود در طی انجام واکنش هیچ مولکولی کم نشده است.

مونومر های مصنوعیویرایش

اتیلن

اتیلن: اتیلن اولین عضو گروه آلکلن ها می باشد. این مونومر غیر اشباع(سیر نشده)است و اولین عضو خانواده آلکن ها می باشد. فرمول شیمیایی اتیلن C2H4 بوده و بین دو اتم کربن پیوند دوگانه وجود دارد. به دلیل وجود این پیوند دوگانه اتیلن، ایزومر صورت‌بندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمی‌توانند با چرخش حول پیوند دوگانه، صورت‌بندی خود را تغییر دهند.

اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید می‌شود. در این فرایند هیدروکربن‌های گازی و محلول‌های سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای ۹۵۰–۷۵۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. عموماً در این واکنش هیدروکربن‌های بزرگ به هیدروکربن‌های کوچک شکسته شده، هیدروکربن‌های اشباع با ازدست‌دادن هیدروژن به هیدروکربن‌های غیر اشباع تبدیل می‌شوند. محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربن‌هاست که اتیلن عمده‌ترین آن است. مخلوط را به‌وسیله متراکم‌سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند. روش‌های دیگر، هیدروژن‌دارکردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول است. مونومر های اتیلن با اتصال به یکدیگر به صورت های مختلف پلی اتیلن را ایجاد می کنند که بسته به شیوه اتصال آنها به یکدیگر پلی اتیلن با ویژگی های متفاوت ایجاد می کنند. به طور مثال پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) حاصل اتصال مونومرهای اتیلن به صورت زنجیره ای و پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) حاصل اتصال مونومر های اتیلن به صورت شاخه ای می باشد. در طی ایجاد پلی اتیلن مونومر های اتیلن به حالت اشباع (سیر شده) می رسند.

وینیل کلرید

وینیل کلرید: وینیل کلرید که نام آیوپاک آن کلرواتن می باشد، یک گاز با بوی شیرین، بی رنگ، بسیار سمی، قابل اشتعال و سرطانزا است که یک ترکیب کلردار آلی محسوب می شود. اولین بار از واکنش 1و2-دی کلرو اتان با محلول پتاسیم هیدروکسید در اتانول تولید شد. در سال 1912 یک شیمیدان آلمانی از واکنش استیلن با هیدروژن کلرید با استفاده از کاتالیزور کلرید جیوه، وینیل کلرید را سنتز کرد. همچنین این ترکیب می تواند به عنوان محصول جانبی در سنتز کلروفلوئوروکربن ها به دست آید. امروزه حدود 85 درصد وینیل کلرید توسط واکنش های کلر با اتیلن و هوا تولید می شود.

مونومر وینیل کلرید به عنوان خوراک راکتورهای پلیمریزاسیون استفاده می شود که در نهایت به پلیمر پلی وینیل کلرید (PVC) تبدیل می شود و در تولید مبلمان، لوازم خانگی و قطعات داخلی خودرو استفاده می شود. وینیل کلرید یک گاز غیر اشباع (سیر نشده) است که با تشکیل پلی وینیل کلرید اشباع می شود.

استایرن

استایرن: یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C8H8 است که به صورت صنعتی از هیدروژن‌زدایی اتیل‌ بنزن تولید می‌شود و به طور عمده تمایل زیاد به فرآیند پلیمریزاسیون دارد. استایرن مایعی قابل اشتعال است و بخار آن در هوا قابلیت انفجار دارد. ناگفته نماند که ابن مونومر به طور طبيعي در برخي از گياهان و غذاها مانند دارچين، دانه هاي قهوه و بادام زميني وجود داردو نيز در قطران زغال سنگ يافت مي شود که مقادیر آن کوچک است.

استایرن در تولید مونومر پلی استایرن به کار می‌رود که از آن ظروف یکبار مصرف، عایق برودتی در یحچال ها و سردخانه ها، لوازم ورزشی و ... ساخته می شود.

ترفتالیک اسید

ترفتالیک اسید: ترفتالیک اسید یک ترکیب آلی با فرمول C6H4(CO2H)2 است. این جامد سفیدرنگ یک ماده شیمیایی است که اصولاً به عنوان ماده اولیه پلی استر PET مورد استفاده قرار می گیرد و برای تولید بطری های پلاستیکی و لباس استفاده می شود.

مونومر های طبیعیویرایش

ساختار کلی اسید آمینه، با گروه آمینو در چپ و گروه کربوکسیل در راست

اسید آمینه: اسید آمینه زیر واحد پروتئین و یک مولکول آلی است که در طبیعت یافت می‌شود و سه مولفه اصلی دارد: یک گروه آمینه (-NH2)، یک گروه اسید کربوکسیلیک (-COOH) و یک گروه R یا زنجیره جانبی که برای هر اسید آمینه اختصاصی است و این سه مولفه به یک کربن نامتقارن به نام کربن α متصل شده است. چنانچه عامل NH2 که به کربن آلفا متصل است در طرف چپ باشد، می‌گوییم که این اسید آمینه از نوع L است و هرگاه عامل NH2 در طرف راست کربن آلفا قرار گیرد، گوییم که این اسید آمینه از نوع D است. ریشه R ممکن است یک زنجیره کربنی یا یک حلقه کربنی باشد. عوامل دیگری مانند الکل، آمین، کربوکسیل و نیز گوگرد می‌توانند در ساختمان ریشه R شرکت کنند.اسیدهای آمینه واحدهای ساختاری اساسی پروتئین را تشکیل می‌دهند. درست همان طور که حروف الفبا را می‌توان به روش‌های مختلفی برای تشکیل انواع بی پایان کلمات ترکیب کرد، تعداد محدودی از اسیدهای آمینه را می‌توان در توالی‌های مختلف با یکدیگر در ارتباط قرار داد، تا بتوانند مجموعه بزرگی از پروتئین‌ها را تشکیل دهند. اگرچه بیش از 100 اسید آمینه در طبیعت وجود دارند، اما بدن انسان برای عملکرد طبیعی خود تنها به 20 اسید آمینه به نام «اسیدهای آمینه استاندارد» احتیاج دارد. تقریبا نیمی از این اسیدهای آمینه استاندارد به عنوان اسیدهای آمینه ضروری در نظر گرفته می‌شوند که بدن قادر به سنتز آن‌ها نیست و باید از مواد غذایی تامین شوند.

نوکلئوتید

نوکلئوتیدها: نوکلئوتیدها مولکولهای آلی هستند که از نوکلئوزید و فسفات تشکیل شده اند. آنها به عنوان مونومر پلیمرهای اسید نوکلئیک، دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) و ریبونوکلئیک اسید (RNA) عمل می کنند که هر دو مولکول های زیستی ضروری در تمام اشکال حیات روی زمین هستند. نوکلئوتیدها در رژیم غذایی به دست می آیند و همچنین از طریق مواد مغذی رایج توسط کبد سنتز می شوند. یک نوکلئوتید از سه زیر واحد شیمیایی متمایز تشکیل شده است: یک مولکول قند پنج کربنی ، یک نوکلئوبیس - که این دو با هم نوکلئوزید نامیده می شوند - و یک گروه فسفات. با اتصال هر سه ، یک نوکلئوتید ایجاد می شود که بسته به تعداد فسفات تشکیل دهنده گروه فسفات ، "مونوفسفات نوکلئوزید" ، "دی فسفات نوکلئوزید" یا "تری فسفات نوکلئوزید" نیز نامیده می شود.^[۱۱]

گلوکز: گلوکز یک قند ساده با فرمول مولکولی C6H12O6 است. گلوکز عمدتا توسط گیاهان و بیشتر جلبک ها هنگام فتوسنتز از آب و دی اکسید کربن و با استفاده از انرژی حاصل از نور خورشید ساخته می شود.^[۱۲] در گلوکز پنج گروه هیدروکسیل (OH) به شیوه خاص در امتداد شش اتم کربن مرتب شده اند. گلوکز معمولاً بصورت جامد بصورت مونوهیدرات با حلقه پیران بسته (هیدرات دکستروز) وجود دارد. فراوانترین مونومر طبیعی گلوکز است که با پیوندهای گلیکوزیدی پلیمرهای سلولز ، نشاسته و گلیکوژن را ایجاد می کند.

پانویسویرایش

↑ Monomer
↑ Polymer
↑ Isoprene
↑ Propylene یا Propene
↑ vinyl chloride یا chloroethene یا VCM
↑ https://www.thoughtco.com/
↑ https://goldbook.iupac.org/terms/view/M04019#:~:text=A%20molecule%20which%20can%20undergo,essential%20structure%20of%20a%20macromolecule.
↑ https://polymerdatabase.com/polymer%20chemistry/Condensation%20Polymerization.html#:~:text=A%20condensation%20polymerization%20is%20a,such%20as%20water%20or%20methanol.
↑ D. Margerison, G. C. East, J. E. Spice (1967). An Introduction to Polymer Chemistry. Pergamon Press.
↑ George Odian ,Principles of polymerization,fourth edition,Willey Intersience.
↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Nucleotide
↑ Kenji Kamide: Cellulose and Cellulose Derivatives. Elsevier, 2005

منابعویرایش

فرهنگ صنعت لاستیک،شرکت مهندسی و تحقیقات صنایع لاستیک،1372

George Odian ,Principles of polymerization,fourth edition,Willey Intersience.
G.C.Barrett,D.T.Elmore,Amino Acids and Peptides,Cambridge University Press,1998.
Kenji Kamide: Cellulose and Cellulose Derivatives, Elsevier, 2005.
D.Margerison,G.C.East,J.E.Spice, An Introduction to Polymer Chemistry, Pergamon Press,1967.

[1] Monomer

[2] Polymer

[3] Isoprene

[4] Propylene یا Propene

[5] vinyl chloride یا chloroethene یا VCM

[6] ttps://www.thoughtco.com/

[7] ttps://goldbook.iupac.org/terms/view/M04019#:~:text=A%20molecule%20which%20can%20undergo,essential%20structure%20of%20a%20macromolecule.

[8] ttps://polymerdatabase.com/polymer%20chemistry/Condensation%20Polymerization.html#:~:text=A%20condensation%20polymerization%20is%20a,such%20as%20water%20or%20methanol.

[9] D. Margerison, G. C. East, J. E. Spice (1967). An Introduction to Polymer Chemistry. Pergamon Press.

[10] George Odian ,Principles of polymerization,fourth edition,Willey Intersience.

[11] ttps://en.wikipedia.org/wiki/Nucleotide

[12] Kenji Kamide: Cellulose and Cellulose Derivatives. Elsevier, 2005

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]