Monômeros: características, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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o monômeros eles são moléculas pequenas ou simples que constituem a unidade estrutural básica ou essencial de moléculas maiores ou complexas chamadas polímeros. Monômero é uma palavra de origem grega que significa macaco, Um e Mero, parte.

Conforme um monômero se junta a outro, um dímero se forma. Quando este, por sua vez, se junta a outro monômero, ele forma um trímero, e assim por diante, até formar cadeias curtas chamadas oligômeros ou cadeias mais longas chamadas polímeros.

Os monômeros se ligam ou polimerizam formando ligações químicas, compartilhando pares de elétrons; isto é, eles são unidos por laços de tipo covalente.

Na imagem superior, os cubos representam os monômeros, que estão ligados por duas faces (duas ligações) para dar origem a uma torre inclinada.

Essa união de monômeros é conhecida como polimerização. Monômeros do mesmo tipo ou de tipo diferente podem ser unidos, e o número de ligações covalentes que eles podem estabelecer com outra molécula determinará a estrutura do polímero que eles formam (cadeias lineares, estruturas inclinadas ou tridimensionais).

Existe uma grande variedade de monômeros, entre os quais os de origem natural. Estas pertencem e projetam as moléculas orgânicas chamadas biomoléculas, presentes na estrutura dos seres vivos.

Por exemplo, os aminoácidos que constituem as proteínas; as unidades monossacarídicas dos carboidratos; e os mononucleotídeos que constituem os ácidos nucléicos. Existem também monômeros sintéticos, que permitem a produção de uma infinidade de produtos poliméricos inertes, como tintas e plásticos.

Podemos citar dois dos milhares de exemplos que podem ser dados, como o tetrafluoroetileno, que forma o polímero conhecido como Teflon, ou os monômeros fenol e formaldeído, que formam o polímero denominado Baquelita.

Características do Monômero

Os monômeros estão ligados por ligações covalentes

Os átomos que participam da formação de um monômero são mantidos juntos por ligações fortes e estáveis, como a ligação covalente. Da mesma forma, os monômeros polimerizam ou se unem a outras moléculas monoméricas por meio dessas ligações, dando aos polímeros resistência e estabilidade.

Essas ligações covalentes entre monômeros podem ser formadas por reações químicas que vão depender dos átomos que compõem o monômero, da presença de ligações duplas e de outras características que possuem a estrutura do monômero.

O processo de polimerização pode ser por uma das três seguintes reações: por condensação, adição ou por radicais livres. Cada um deles carrega seus próprios mecanismos e modo de crescimento.

Funcionalidade de monômeros e estrutura de polímero

Um monômero pode se ligar a pelo menos duas outras moléculas de monômero. Essa propriedade ou característica é o que se conhece como funcionalidade dos monômeros, e é o que permite que eles sejam as unidades estruturais das macromoléculas.

Os monômeros podem ser bifuncionais ou polifuncionais, dependendo dos locais ativos ou reativos do monômero; ou seja, dos átomos da molécula que podem participar da formação de ligações covalentes com os átomos de outras moléculas ou monômeros.

Essa característica também é importante, pois está intimamente ligada à estrutura dos polímeros que a compõem, conforme detalhado a seguir.

Bifuncionalidade: polímero linear

Os monômeros são bifuncionais quando têm apenas dois locais de ligação com outros monômeros; isto é, o monômero só pode formar duas ligações covalentes com outros monômeros e forma apenas polímeros lineares.

Exemplos de polímeros lineares incluem etilenoglicol e aminoácidos.

Monômeros polifuncionais - Polímeros tridimensionais

Existem monômeros que podem ser unidos com mais de dois monômeros e constituem as unidades estruturais com maior funcionalidade.

Eles são chamados de polifuncionais e são aqueles que produzem macromoléculas poliméricas ramificadas, em rede ou tridimensionais; como polietileno, por exemplo.

Esqueleto ou estrutura central

Com dupla ligação entre carbono e carbono

Existem monômeros que possuem um esqueleto central em sua estrutura composto de pelo menos dois átomos de carbono ligados por uma ligação dupla, (C = C).

Por sua vez, esta cadeia ou estrutura central tem átomos ligados lateralmente que podem mudar para formar um monômero diferente. (R₂C = CR₂).

Se qualquer uma das cadeias R for modificada ou substituída, um monômero diferente é obtido. Além disso, quando esses novos monômeros se juntam, eles formarão um polímero diferente.

Como exemplo deste grupo de monômeros, o propileno (H₂C = CH₃H), tetrafluoroetileno (F₂C = CF₂) e cloreto de vinil (H₂C = CClH).

Dois grupos funcionais na estrutura

Embora existam monômeros que possuem apenas um grupo funcional, há um amplo grupo de monômeros que possuem dois grupos funcionais em sua estrutura.

Os aminoácidos são um bom exemplo disso. Eles possuem um grupo funcional amino (-NH₂) e o grupo funcional de ácido carboxílico (-COOH) ligado a um átomo de carbono central.

Esta característica de ser um monômero bifuncional também lhe dá a capacidade de formar longas cadeias de polímero, como a presença de ligações duplas.

Grupos funcionais

Em geral, as propriedades que os polímeros apresentam são dadas pelos átomos que formam as cadeias laterais dos monômeros. Essas cadeias constituem os grupos funcionais de compostos orgânicos.

Existem famílias de compostos orgânicos cujas características são dadas pelos grupos funcionais ou cadeias laterais. Um exemplo é o grupo funcional de ácido carboxílico R - COOH, o grupo amino R - NH₂, álcool R - OH, entre tantos outros que participam das reações de polimerização.

União de monômeros iguais ou diferentes

União de monômeros iguais

Os monômeros podem formar diferentes classes de polímeros. Monômeros do mesmo tipo ou do mesmo tipo podem ser unidos e gerar os chamados homopolímeros.

A título de exemplo, pode-se citar o estireno, monômero que forma o poliestireno. O amido e a celulose também são exemplos de homopolímeros constituídos por longas cadeias ramificadas do monômero glicose.

União de diferentes monômeros

A união de diferentes monômeros forma os copolímeros. As unidades são repetidas em número, ordem ou sequência diferente ao longo da estrutura das cadeias de polímero (A-B-B-B-A-A-B-A-A- ...).

Como exemplo de copolímeros, pode-se citar o náilon, um polímero formado por unidades repetidas de dois monômeros diferentes. Estes são o ácido dicarboxílico e uma molécula de diamina, que se unem por condensação em proporções equimolares (iguais).

Diferentes monômeros também podem ser unidos em proporções desiguais, como no caso da formação de um polietileno especializado cuja estrutura básica é monômero de 1-octeno mais monômero de etileno.

Tipos de monômeros

São muitas as características que permitem estabelecer vários tipos de monômeros, incluindo sua origem, funcionalidade, estrutura, o tipo de polímero que formam, como se polimerizam e suas ligações covalentes.

Monômeros naturais

- Existem monômeros de origem natural, como o isopreno, que é obtido a partir da seiva ou látex de as plantas, e que também é a estrutura monomérica da borracha natural.

-Alguns aminoácidos produzidos por insetos formam fibroína ou proteína da seda. Além disso, existem aminoácidos que formam o polímero de queratina, que é a proteína da lã produzida por animais como as ovelhas.

-Entre os monômeros naturais estão também as unidades estruturais básicas das biomoléculas. O monossacarídeo glicose, por exemplo, se liga a outras moléculas de glicose para formar diferentes tipos de carboidratos, como amido, glicogênio, celulose, entre outros.

-Aminoácidos, por outro lado, podem formar uma ampla gama de polímeros conhecidos como proteínas. Isso ocorre porque existem vinte tipos de aminoácidos, que podem ser ligados em qualquer ordem arbitrária; e, portanto, acabam formando uma ou outra proteína com características estruturais próprias.

-Monucleotídeos, que formam as macromoléculas chamadas ácidos nucléicos DNA e RNA, respectivamente, também são monômeros muito importantes dentro desta categoria.

Monômeros sintéticos

-Entre os monómeros artificiais ou sintéticos (que são numerosos), podemos citar alguns com os quais são feitas diferentes variedades de plásticos; tal como cloreto de vinila, que forma cloreto de polivinila ou PVC; e gás etileno (H₂C = CH₂) e seu polímero de polietileno.

É sabido que com esses materiais pode-se construir uma grande variedade de recipientes, garrafas, objetos domésticos, brinquedos, materiais de construção, entre outros.

Monômero de tetrafluoroetileno (F₂C = CF₂) é encontrado formando o polímero conhecido comercialmente como Teflon.

-A molécula de caprolactama derivada do tolueno é essencial para a síntese do náilon, entre muitas outras.

-Há vários grupos de monômeros acrílicos que são classificados de acordo com sua composição e função. Entre eles estão acrilamida e metacrilamida, acrilato, acrílicos com flúor, entre outros.

Monômeros não polares e polares

Essa classificação é realizada de acordo com a diferença de eletronegatividade dos átomos que compõem o monômero. Quando há uma diferença perceptível, os monômeros polares são formados; por exemplo, aminoácidos polares, tais como treonina e asparagina.

Quando a diferença de eletronegatividade é zero, os monômeros são apolares. Existem aminoácidos não polares, como triptofano, alanina, valina, entre outros; e também monómeros apolares, tais como acetato de vinilo.

Monômeros cíclicos ou lineares

De acordo com a forma ou organização dos átomos dentro da estrutura dos monômeros, estes podem ser classificados como monômeros cíclicos, tais como prolina, óxido de etileno; lineares ou alifáticos, como os aminoácidos valina, etilenoglicol entre muitos outros.

Exemplos

Além daqueles já mencionados, existem os seguintes exemplos adicionais de monômeros:

-Formaldeído

-Furfural

-Cardanol

-Galactose

-Styrene

-Álcool polivinílico

-Isopreno

-Ácidos graxos

-Epoxides

-E embora não tenham sido mencionados, existem monômeros cujas estruturas não são carbonatadas, mas sulfuradas, fosforadas ou possuem átomos de silício.

Referências

Carey F. (2006). Quimica Organica. (6ª ed.). México: Mc Graw Hill.
Os Editores da Enciclopédia Britânica. (2015, 29 de abril). Monômero: Composto Químico. Retirado de: britannica.com
Mathews, Holde e Ahern. (2002). Biochemistry (3ª ed.). Madrid: PEARSON
Polímeros e monômeros. Recuperado de: materialsworldmodules.org
Wikipedia. (2018). Monômero. Retirado de: en.wikipedia.org