ĐƠN PHÂN: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các monome là các phân tử nhỏ hoặc đơn giản tạo thành đơn vị cấu trúc cơ bản hoặc thiết yếu là các phân tử lớn hơn hoặc phức tạp được gọi là polyme. Monomer là một từ có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là đơn nhất, một và chỉ, một phần.

Khi một monome kết hợp với một monome khác, một dimer hình thành. Bằng cách lần lượt nối đoạn này với một monome khác, nó tạo thành một trimer, và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi tạo thành các chuỗi ngắn được gọi là oligomer, hoặc các chuỗi dài hơn được gọi là polyme.

Nguồn: Ardonik qua Flickr

Các monome liên kết hoặc trùng hợp bằng cách hình thành các liên kết hóa học bằng cách chia sẻ các cặp electron; nghĩa là chúng được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Trong hình trên, các hình khối đại diện cho các monome, được liên kết bởi hai mặt (hai liên kết) để tạo ra một tháp nghiêng.

Sự kết hợp của các monome này được gọi là sự trùng hợp. Các monome cùng loại hoặc khác loại có thể được tham gia, và số lượng liên kết cộng hóa trị mà chúng có thể thiết lập với phân tử khác sẽ xác định cấu trúc của polyme mà chúng tạo thành (chuỗi thẳng, cấu trúc nghiêng hoặc ba chiều).

Phân tử polystyren. Ví dụ về monomer (hình chữ nhật màu đỏ)

Có rất nhiều loại monome, trong đó có những monome có nguồn gốc tự nhiên. Chúng thuộc về và thiết kế các phân tử hữu cơ được gọi là phân tử sinh học, hiện diện trong cấu trúc của các sinh vật sống.

Ví dụ, các axit amin tạo nên protein; các đơn vị monosaccharide của carbohydrate; và các mononucleotide tạo nên axit nucleic. Ngoài ra còn có các monome tổng hợp, giúp sản xuất vô số các sản phẩm polyme trơ, chẳng hạn như sơn và nhựa.

Hai trong số hàng nghìn ví dụ có thể được đưa ra có thể kể đến, chẳng hạn như tetrafluoroethylene, tạo thành polyme được gọi là Teflon, hoặc các monome phenol và formaldehyde, tạo thành polyme gọi là Bakelite.

Đặc điểm monomer

Các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị

Các nguyên tử tham gia cấu tạo đơn phân được liên kết với nhau bằng các liên kết bền vững như liên kết cộng hóa trị. Tương tự như vậy, các monome trùng hợp hoặc liên kết với các phân tử đơn phân khác thông qua các liên kết này, tạo ra độ bền và độ ổn định của polyme.

Các liên kết cộng hóa trị giữa các monome có thể được hình thành bằng các phản ứng hóa học phụ thuộc vào các nguyên tử tạo nên monome, sự hiện diện của các liên kết đôi và các đặc điểm khác có cấu trúc của monome.

Quá trình trùng hợp có thể bằng một trong ba phản ứng sau: trùng ngưng, phản ứng cộng hoặc tạo gốc tự do. Mỗi người trong số họ mang cơ chế và phương thức tăng trưởng riêng.

Chức năng monome và cấu trúc Polyme

Một monome có thể liên kết với ít nhất hai phân tử monome khác. Thuộc tính hoặc đặc tính này là những gì được gọi là chức năng của các monome, và là những gì cho phép chúng trở thành đơn vị cấu trúc của đại phân tử.

Các monome có thể là lưỡng chức năng hoặc đa chức năng, tùy thuộc vào vị trí hoạt động hoặc phản ứng của monome; nghĩa là các nguyên tử của phân tử có thể tham gia hình thành liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử của phân tử hoặc đơn chất khác.

Đặc tính này cũng rất quan trọng, vì nó được liên kết chặt chẽ với cấu trúc của các polyme tạo nên, như chi tiết bên dưới.

Chức năng sinh học: Polyme tuyến tính

Các monome là chức năng sinh học khi chúng chỉ có hai vị trí liên kết với các monome khác; nghĩa là monome chỉ có thể tạo thành hai liên kết cộng hóa trị với monome khác và chỉ tạo thành polyme mạch thẳng.

Ví dụ về polyme mạch thẳng bao gồm ethylene glycol và axit amin.

Polyme đa chức năng - Polyme ba chiều

Có những monome có thể được nối với nhiều hơn hai monome và tạo thành đơn vị cấu trúc có chức năng cao nhất.

Chúng được gọi là đa chức năng và là những chất tạo ra các đại phân tử cao phân tử phân nhánh, mạng hoặc ba chiều; như polyethylene chẳng hạn.

Bộ xương hoặc cấu trúc trung tâm

Với liên kết đôi giữa cacbon và cacbon

Có những monome có khung trung tâm trong cấu trúc của chúng được tạo thành từ ít nhất hai nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng một liên kết đôi, (C = C).

Đổi lại, chuỗi hoặc cấu trúc trung tâm này có các nguyên tử liên kết bên có thể thay đổi để tạo thành một đơn phân khác. (R ₂ C = CR ₂ ).

Nếu bất kỳ chuỗi R nào được sửa đổi hoặc thay thế, sẽ thu được một đơn phân khác. Ngoài ra, khi các monome mới này kết hợp với nhau, chúng sẽ tạo thành một polyme khác.

Ví dụ về nhóm monome này là propylen (H ₂ C = CH ₃ H), tetrafluoroethylen (F ₂ C = CF ₂ ) và vinyl clorua (H ₂ C = CClH).

Hai nhóm chức năng trong cấu trúc

Mặc dù có những monome chỉ có một nhóm chức, có rất nhiều nhóm monome có hai nhóm chức trong cấu trúc của chúng.

Axit amin là một ví dụ điển hình cho điều này. Chúng có nhóm chức amin (-NH ₂ ) và nhóm chức axit cacboxylic (-COOH) được gắn với một nguyên tử cacbon trung tâm.

Đặc tính của một monome đa chức năng này cũng mang lại cho nó khả năng hình thành các chuỗi polyme dài như sự hiện diện của các liên kết đôi.

Nhóm chức năng

Nói chung, các đặc tính mà polyme có được là do các nguyên tử tạo nên chuỗi bên của monome. Các chuỗi này tạo nên các nhóm chức của các hợp chất hữu cơ.

Có những họ hợp chất hữu cơ mà đặc điểm của chúng được đưa ra bởi các nhóm chức hoặc chuỗi bên. Một ví dụ là nhóm chức axit cacboxylic R - COOH, nhóm chức amin R - NH ₂ , rượu R - OH, trong số nhiều chất khác tham gia phản ứng trùng hợp.

Liên hiệp của các monome giống nhau hoặc khác nhau

Liên hiệp của các monome bằng nhau

Các monome có thể tạo thành các lớp polyme khác nhau. Các đơn phân cùng loại hoặc cùng loại có thể liên kết với nhau và tạo ra cái gọi là đồng phân.

Ví dụ, đề cập đến có thể được làm bằng styrene, monome tạo thành polystyrene. Tinh bột và xenlulozơ cũng là những ví dụ về homopolyme được tạo thành từ các chuỗi dài phân nhánh của glucozơ đơn phân.

Liên hiệp các monome khác nhau

Sự kết hợp của các monome khác nhau tạo thành đồng trùng hợp. Các đơn vị được lặp lại với số lượng, thứ tự hoặc trình tự khác nhau trong suốt cấu trúc của chuỗi cao phân tử (ABBBAABAA-…).

Có thể kể đến ví dụ về copolyme, nylon, một loại polyme được tạo thành bởi các đơn vị lặp lại của hai monome khác nhau. Đây là axit dicarboxylic và một phân tử diamine, được liên kết với nhau thông qua quá trình ngưng tụ theo tỷ lệ cân bằng (bằng nhau).

Các monome khác nhau cũng có thể được kết hợp với tỷ lệ không bằng nhau, như trong trường hợp tạo thành polyetylen chuyên dụng có monome 1 octen cộng với monome etylen làm cấu trúc cơ bản của nó.

Các loại monome

Có nhiều đặc điểm cho phép thiết lập nhiều loại monome khác nhau, trong đó có nguồn gốc, chức năng, cấu trúc, loại polyme mà chúng tạo thành, cách chúng trùng hợp và liên kết cộng hóa trị của chúng nổi bật.

Monome tự nhiên

-Có các monome có nguồn gốc tự nhiên như isopren, được lấy từ nhựa cây hoặc mủ của cây, đồng thời cũng là đơn phân của cao su thiên nhiên.

-Một số axit amin do côn trùng tiết ra tạo thành protein fibroin hoặc tơ tằm. Ngoài ra, còn có các axit amin tạo thành polyme keratin, là protein trong len do động vật như cừu tạo ra.

-Trong số các đơn phân tự nhiên cũng là đơn vị cấu tạo cơ bản của phân tử sinh học. Ví dụ, monosaccharide glucose liên kết với các phân tử glucose khác để tạo thành các loại carbohydrate khác nhau như tinh bột, glycogen, cellulose, trong số những loại khác.

- Mặt khác, axit amin có thể tạo thành nhiều loại polyme được gọi là protein. Điều này là do có hai mươi loại axit amin, có thể được liên kết theo bất kỳ thứ tự tùy ý nào; và do đó, chúng kết thúc tạo thành một hoặc một loại protein khác với các đặc điểm cấu trúc riêng của nó.

-Mononucleotide, tạo thành các đại phân tử được gọi là axit nucleic DNA và RNA, cũng là các đơn phân rất quan trọng trong loại này.

Monome tổng hợp

-Trong số các monome nhân tạo hoặc tổng hợp (có rất nhiều), chúng ta có thể kể đến một số loại mà các loại nhựa khác nhau được tạo ra; như vinyl clorua, tạo thành polyvinyl clorua hoặc PVC; và khí etylen (H ₂ C = CH ₂ ), và polyme polyetylen của nó.

Ai cũng biết rằng với những vật liệu này, có thể chế tạo được nhiều loại thùng chứa, chai lọ, đồ vật gia dụng, đồ chơi, vật liệu xây dựng, v.v.

- Đơn phân tetrafluoroethylen (F ₂ C = CF ₂ ) được tìm thấy tạo thành polyme được gọi là Teflon thương mại.

- Phân tử caprolactam có nguồn gốc từ toluen cần thiết cho quá trình tổng hợp nylon, trong số nhiều loại khác.

-Có một số nhóm monome acrylic được phân loại theo thành phần và chức năng. Trong số này có acrylamide và methacrylamide, acrylate, acrylics với flo, trong số những loại khác.

Monome không phân cực và phân cực

Sự phân loại này được thực hiện theo sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử tạo nên đơn chất. Khi có sự khác biệt đáng chú ý, các monome phân cực được hình thành; ví dụ, các axit amin phân cực như threonine và asparagine.

Khi hiệu số độ âm điện bằng không, các đơn chất là không cực. Có các axit amin không phân cực như tryptophan, alanin, valin, … và cả các monome không phân cực như vinyl axetat.

Monome tuần hoàn hoặc mạch thẳng

Theo hình dạng hoặc tổ chức của các nguyên tử trong cấu trúc của monome, chúng có thể được phân loại là monome mạch vòng, chẳng hạn như prolin, etylen oxit; mạch thẳng hoặc béo, chẳng hạn như axit amin valine, ethylene glycol trong số nhiều loại khác.

Ví dụ

Ngoài những cái đã được đề cập, có những ví dụ bổ sung sau về monome:

-Formaldehyde

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

-Styrene

-Polyvinyl alcohol

-Soprene

-Axit béo

-Epoxit

-Và mặc dù chúng không được đề cập, có những monome mà cấu trúc của chúng không phải là cacbon, nhưng đã được sulfua hóa, phốt pho, hoặc có các nguyên tử silic.

Người giới thiệu

1. Carey F. (2006). Hóa học hữu cơ. (Xuất bản lần thứ 6). Mexico: Đồi Mc Graw.
2. Các biên tập viên của Encyclopedia Britannica. (2015, ngày 29 tháng 4). Monomer: Hợp chất hóa học. Lấy từ: britannica.com
3. Mathews, Holde và Ahern. (Năm 2002). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 3). Madrid: PEARSON
4. Polyme và Đơn phân. Phục hồi từ: materialworldmodules.org
5. Wikipedia. (2018). Đơn phân. Lấy từ: en.wikipedia.org