Organische Chemie

Ein Monomer ist ein reaktionsfähiges Molekül. Was du genau darunter verstehst und wofür es verwendet wird, erfährst du in diesem Beitrag. %Hier geht's zu unserem Video!

Inhaltsübersicht

Was ist ein Monomer? 

Wenn du länger unterwegs bist, nimmst du dir vielleicht Wasser in einer Plastikflasche mit. 

Eine Plastikflasche besteht aus ganz vielen miteinander verknüpften Monomeren. Darunter verstehst du Moleküle , die gerne reagieren. Sie bilden also die Grundbausteine für den Aufbau von großen Molekülen, den Makromolekülen (Polymere). 

Aus Monomeren können also durch sogenannte Polymerisationsreaktionen Polymere gebildet werden. Typische Polymerisationsreaktionen sind:

Monomer Definition

Ein Monomer ist ein einzelnes reaktionsfähiges Molekül. Mehrere Monomere können sich zu verzweigten oder unverzweigten Polymeren verbinden. 

Monomere Kunststoffe

Plastik, oder besser gesagt Kunststoffe, bestehen also aus vielen miteinander verknüpften Monomeren. Da wir im Alltag ziemlich viele Kunststoffe (Plastikflaschen, Joghurtbecher, Fensterrahmen, Haushaltsschwämme) benötigen, spielen sie für uns eine wichtige Rolle. Ein Monomer besitzt meistens eine C-C-Doppelbindung (C=C) oder mindestens zwei funktionelle Gruppen (z.B. ein Aldehyd oder Alkohol)

Die Reaktion, durch die sich die Monomere miteinander verbinden, nennst du Polymerisation . Im Folgenden schauen wir uns die unterschiedlichen Polymerisationsreaktionen jeweils anhand eines Beispiels an.

Polyaddition

Für die Polyaddition betrachten wir die Herstellung von Polyurethan. Das wird beispielsweise für Haushaltsschwämme verwendet. 

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Polyaddition Polyurethan

 

Die beiden Monomere hier sind: ein Diol und Diisocyanat. Ein Diol hat als funktionelle Gruppen zwei Alkohole . Das Monomer Diisocyanat hingegen besitzt zwei Isocyanatgruppen (NCO). 

Der Mechanismus der Polyaddition ist eine typische Additionsreaktion. Das heißt, dass der Sauerstoff vom Diol das Kohlenstoffatom des Diisocyanats „angreift“. Auf die Weise verbinden sich die beiden Monomere und es entsteht Polyurethan. Den Mechanismus verstehst du noch nicht? Kein Problem, in unserem Video zur Polyaddition erklären wir ihn dir genauer!

Zum Video: Polyaddition
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Polykondensation

Bei einer Polykondensation verbinden sich zwei Monomere unter Abspaltung von Molekülen. Meistens handelt es sich dabei um Wasser (H2O), Salzsäure (HCl) oder Ammoniak (NH3). 

Als Beispiel nehmen wir das bekannte PET (Polyethylenterephthalat). Daraus bestehen beispielsweise Plastikflaschen. Aber was sind die Monomere bei der Herstellung von PET? Auch hier benötigst du wieder zwei Monomere, die du Terephthalsäure und Ethylenglycol nennst.

Terephthalsäure hat – wie der Name schon verrät – zwei Carbonsäuren als funktionelle Gruppen. Das Monomer Ethylenglycol ist ein Diol und besitzt somit zwei Alkohol-Gruppen.

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Polykondensation PET

 

Bei der Reaktion greift das Sauerstoffatom vom Ethylenglycol das Kohlenstoffatom der Säure an. Dabei wird Wasser (H2O) abgespalten. Schau dir unser Video zur Polykondensation an, um dein Wissen über die Reaktion noch einmal aufzufrischen!

Zum Video: Polykondensation
Zum Video: Polykondensation

Radikalische Polymerisation

Eine radikalische Polymerisation findet in vier Teilschritten statt, wobei immer ein sogenanntes Starterradikal vorhanden sein muss. 

Schauen wir uns die Herstellung von Polystyrol an. Das ist der Kunststoff, aus dem dein Joghurtbecher besteht. 

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Radikalische Polymerisation Polystyrol

 

Hier benötigst du also ein Starterradikal und ein Monomer. Dein Monomer ist hier Styrol. Wie für viele Monomere typisch, hat es eine C-C-Doppelbindung. Das Starterradikal verbindet sich mit dem Monomer, wodurch in mehreren Schritten Polystyrol entsteht. Du kannst dich nicht mehr an die einzelnen Schritte erinnern? Dann schau jetzt bei unserem Video zur radikalischen Polymerisation vorbei und lasse sie dir erklären!

Zum Video: Radikalische Polymerisation
Zum Video: Radikalische Polymerisation

Monomere Biochemie

Du hast das Monomer jetzt als Grundbaustein für Makromoleküle bzw. Polymere kennengelernt. In der Biochemie verstehst du unter einem Monomer aber auch eine Untereinheit von einem komplexen Molekül. Darunter kannst du dir spezielle Biopolymere vorstellen. Dazu gehören zum Beispiel:

  • Nukleinsäuren: sind Bestandteil der DNA; sie sind aus Monomeren aufgebaut, die du Nukleotide nennst.
  • Polysaccharide (Vielfachzucker): Darunter verstehst du viele Zuckereinheiten, die miteinander verknüpft sind. Die einzelnen Zuckereinheiten, also die Monomere, bezeichnest du als Monosaccharide .
  • Proteine: für deinen Körper notwendige Biomoleküle; sie setzen sich aus einer oder mehreren Untereinheiten zusammen.

Also können durch Monomere auch komplexe Biomoleküle aufgebaut werden. Ein Proteinkomplex, der in deinem Blut vorhanden ist, ist Hämoglobin. Es besteht aus vier Untereinheiten, also aus vier Monomeren. 

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Hämoglobin

 

Monomere selbst können aber auch schon wichtige Aufgaben in deinem Körper übernehmen. Ein Beispiel dafür ist das Protein Myoglobin. Es ist ein Monomer, das die Aufgabe hat, Sauerstoff von deinem Blut in die Muskelzellen zu übertragen. 

Monomer Polymer

Fassen wir noch einmal zusammen: Ein Monomer kann als Grundbaustein für große Moleküle dienen. Das liegt daran, dass Monomere reaktionsfreudig sind und sich gerne miteinander verknüpfen. Die „Verknüpfungsreaktion“ nennst du Polymerisation. Daher bezeichnest du die großen Moleküle, die durch Monomere entstehen, als Polymere. In unserem Video zu den Polymeren erklären wir dir, was sie mit Kristallen zu tun haben. Schau also unbedingt vorbei!

Zum Video: Polymerisation
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