Monomères et polymères en chimie

Un monomère est un type de molécule qui a la capacité de se lier chimiquement à d'autres molécules dans une longue chaîne; un polymère est une chaîne d'un nombre non spécifié de monomères. Essentiellement, les monomères sont les éléments constitutifs des polymères, qui sont des molécules de type plus complexe. Les monomères - unités moléculaires répétitives - sont reliés en polymères par des liaisons covalentes.

Monomères

Le mot monomère vient de mono- (un et -mer (partie). Les monomères sont de petites molécules qui peuvent être réunies de manière répétitive pour former des molécules plus complexes appelées polymères. Les monomères forment des polymères en formant des liaisons chimiques ou en se liant supramoléculairement par un processus appelé polymérisation.

Parfois, les polymères sont fabriqués à partir de groupes liés de sous-unités de monomères (jusqu'à quelques dizaines de monomères) appelés oligomères. Pour être considéré comme un oligomère, les propriétés de la molécule doivent changer considérablement si une ou plusieurs sous-unités sont ajoutées ou supprimées. Des exemples d'oligomères comprennent le collagène et la paraffine liquide.

Un terme apparenté est «protéine monomère», qui est une protéine qui se lie pour former un complexe multiprotéique. Les monomères ne sont pas seulement des éléments constitutifs des polymères, mais sont des molécules importantes à part entière, qui ne forment pas nécessairement des polymères à moins que les conditions soient réunies..

Exemples de monomères

Des exemples de monomères comprennent le chlorure de vinyle (qui polymérise en chlorure de polyvinyle ou PVC), le glucose (qui polymérise en amidon, cellulose, laminarine et glucanes) et les acides aminés (qui polymérisent en peptides, polypeptides et protéines). Le glucose est le monomère naturel le plus abondant, qui polymérise en formant des liaisons glycosidiques.

Les polymères

Le mot polymère vient de poly- (beaucoup) et -mer (partie). Un polymère peut être une macromolécule naturelle ou synthétique composée d'unités répétitives d'une molécule plus petite (monomères). Alors que de nombreuses personnes utilisent le terme «polymère» et «plastique» de manière interchangeable, les polymères sont une classe beaucoup plus large de molécules qui comprend les plastiques, ainsi que de nombreux autres matériaux, tels que la cellulose, l'ambre et le caoutchouc naturel..

Les composés de poids moléculaire inférieur peuvent être distingués par le nombre de sous-unités monomères qu'ils contiennent. Les termes dimère, trimère, tétramère, pentamère, hexamère, heptamère, octamère, nonamère, décamère, dodécamère, eicosamère reflètent des molécules contenant 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 20 unités monomères.

Exemples de polymères

Des exemples de polymères comprennent les plastiques tels que le polyéthylène, les silicones comme le mastic stupide, les biopolymères tels que la cellulose et l'ADN, les polymères naturels tels que le caoutchouc et la gomme laque, et de nombreuses autres macromolécules importantes.

Groupes de monomères et de polymères

Les classes de molécules biologiques peuvent être regroupées selon les types de polymères qu'elles forment et les monomères qui agissent comme sous-unités:

• Lipides - des polymères appelés diglycérides, triglycérides; les monomères sont le glycérol et les acides gras
• Protéines - les polymères sont connus sous le nom de polypeptides; les monomères sont des acides aminés
• Acides nucléiques - les polymères sont l'ADN et l'ARN; les monomères sont des nucléotides, qui sont à leur tour constitués d'une base azotée, d'un sucre pentose et d'un groupe phosphate
• Les glucides - les polymères sont des polysaccharides et des disaccharides *; les monomères sont des monosaccharides (sucres simples)

* Techniquement, les diglycérides et les triglycérides ne sont pas de vrais polymères car ils se forment via la synthèse de déshydratation de molécules plus petites, et non par la liaison de bout en bout de monomères qui caractérise la véritable polymérisation.

Comment se forment les polymères

La polymérisation est le processus de liaison covalente des plus petits monomères dans le polymère. Pendant la polymérisation, les groupes chimiques sont perdus des monomères afin qu'ils puissent se rejoindre. Dans le cas des biopolymères de glucides, il s'agit d'une réaction de déshydratation dans laquelle de l'eau se forme.

Ressources et lectures complémentaires

• Cowie, J.M.G. et Valeria Arrighi. "Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials", 3e éd. Boca Taton: CRC Press, 2007. 
• Sperling, Leslie H. «Introduction à la science des polymères physiques», 4e éd. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2006.  
• Young, Robert J. et Peter A. Lovell. «Introduction to Polymers», 3e éd. Boca Raton, LA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011.