Polymere

Ein Polymer ist eine Kette von kleinen Molekülen, sogenannten Monomeren, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden. Organismen können biologische Polymere synthetisieren, oder Wissenschaftler können Polymere im Labor synthetisieren.

Zu den natürlichen Polymeren gehören die DNA, das genetische Material, das in allen lebenden Organismen vorkommt, sowie Proteine, Polysaccharide und Lipide, die Bausteine des Lebens.

Kunststoffe gehören zu den gebräuchlichsten synthetischen Polymeren und umfassen Nylon, Polyethylen und Teflon.

Der Prozess, bei dem sich Monomere miteinander verbinden, um ein größeres Molekül zu bilden, wird als Polymerisation bezeichnet. Monomere polymerisieren durch zwei unterschiedliche Reaktionsmechanismen, Kondensation und Addition.

Bei der Kondensationspolymerisation binden sich zwei Monomere mit einem reaktiven Wasserstoffatom bzw. einer Hydroxylgruppe aneinander, wobei Wasser als Nebenprodukt freigesetzt wird. Die meisten natürlichen Polymere entstehen durch Kondensationsreaktionen.

Neben der Polymerisation werden Monomere mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen aneinander addiert, um ein Polymer zu bilden, ohne dass durch die Freisetzung von Atomen ein Nebenprodukt entsteht.

Polymere, die aus der gleichen Art von Monomeren bestehen, werden als Homopolymere bezeichnet, und Polymere, die aus verschiedenen Arten von Monomeren bestehen, werden als Heteropolymere bezeichnet. Cellulose, das am häufigsten vorkommende natürliche Polymer, ist ein Homopolymer von Glukose, während Agarose, ein Polymer marinen Ursprungs, ein Heteropolymer aus Galaktose und 3,6-Anhydro-L-Galactopyranose ist.

Polymere haben je nach Art ihrer Monomere unterschiedliche Strukturen. Lineare Polymere sind lange Ketten von Monomeren. Zum Beispiel ist Cellulose ein lineares Polymer, das durch Beta-1,4-glykosidische Bindungen zusammengehalten wird.

Verzweigte Polymere haben Ketten, die sich von der Hauptkette abspalten, wie z. B. Amylopektin, ein Bestandteil der Stärke, der sich nach 24 bis 30 Monomeren durch alpha-1,6-glykosidische Bindungen verzweigt.

Vernetzte Polymere haben zwei oder mehr Ketten, die an mehreren Punkten wie einer Leiter zusammengehalten werden, wie z. B. ein synthetisch konstruiertes Silikonleiterpolymer, oder bilden ein komplexes Netzwerk miteinander verbundener Ketten – wie das Gel, das von Pektinen in Gelees und Marmeladen gebildet wird.