Name: polymer structures and uses
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Een polymeer is een ketting van kleine moleculen, monomeren genaamd, die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen. Organismen kunnen biologische polymeren synthetiseren, of wetenschappers kunnen polymeren in het laboratorium synthetiseren. Natuurlijke polymeren omvatten DNA, het genetische materiaal dat in alle levende organismen wordt aangetroffen, en eiwitten, polysacchariden en lipiden, de bouwstenen van het leven.Kunststoffen zijn enkele van de meest voorkomende synthetische polymeren en omvatten nylon, polyethyleen en teflon. Het proces waarbij monomeren aan elkaar worden gekoppeld om een groter molecuul te vormen, staat bekend als polymerisatie. Monomeren polymeriseren door twee verschillende reactiemechanismen, condensatie en toevoeging.Condensatiepolymerisatie is wanneer twee monomeren met respectievelijk een reactief waterstofatoom en een hydroxylgroep aan elkaar binden, waarbij water als bijproduct vrijkomt. De meeste natuurlijke polymeren worden gevormd door condensatiereacties. Naast polymerisatie worden monomeren met dubbele koolstof-koolstofbindingen aan elkaar toegevoegd om een polymeer te vormen zonder dat er een bijproduct ontstaat door het vrijkomen van atomen.Polymeren die uit hetzelfde type monomeren bestaan, worden homopolymeren genoemd, en polymeren die uit verschillende soorten monomeren bestaan, worden heteropolymeren genoemd. Cellulose, het meest voorkomende natuurlijke polymeer, is een homopolymeer van glucose, terwijl agarose, een polymeer van mariene oorsprong, een heteropolymeer is van galactose en 3, 6-anhydro-L-galactopyranose. Polymeren hebben verschillende structuren, afhankelijk van hun type monomeren.Lineaire polymeren zijn lange ketens van monomeren. Cellulose is bijvoorbeeld een lineair polymeer dat bij elkaar wordt gehouden door bèta-1, 4-glycosidebindingen. Vertakte polymeren hebben ketens die zich van de hoofdketen afsplitsen, zoals amylopectine, een component van zetmeel dat zich vertakt na 24 tot 30 monomeren via alfa 1, 6-glycosidebindingen.Verknoopte polymeren hebben twee of meer ketens die op verschillende punten als een ladder bij elkaar worden gehouden, zoals een synthetisch geconstrueerd siliciumladderpolymeer, of ze vormen een complex netwerk van onderling verbonden ketens, zoals de gel gevormd door pectines in gelei en jam.

polymers

Polymers

Het woord polymeer is afgeleid van de Griekse woorden “poly” wat “veel” betekent en “mer” wat “delen” betekent. Polymeren zijn lange ketens van moleculen die zijn samengesteld uit zich herhalende eenheden van kleinere moleculen, ook wel monomeren genoemd. Ze komen van nature voor, zoals DNA en eiwitten, of kunnen synthetisch worden geconstrueerd, zoals plastics. Ze hebben gevarieerde structurele kenmerken, zoals lineaire ketens, vertakte ketens of complexe netwerken, die bijdragen aan de eigenschappen die ze vertonen. Bovendien definiëren functionele groepen die op een polymeer aanwezig kunnen zijn, hun eigenschappen verder. De individuele eenheden van een polymeer worden bij elkaar gehouden door stabiele covalente bindingen die ontstaan door additie- of condensatiepolymerisatie. Additie polymerisatie Additie polymerisatie vindt plaats wanneer de monomeren die aan de reactie deelnemen dubbele bindingen hebben. Deze reactie vereist de aanwezigheid van een extern molecuul dat een ongepaard valentie-elektron heeft om de reactie te initiëren. Dit ongepaarde elektron is zeer reactief en vormt een binding met een van de dubbele bindingen in een monomeer, wat ertoe leidt dat het monomeer een ongepaard valentie-elektron heeft. Dit ongepaarde valentie-elektron associeert zich vervolgens met een ander monomeer met dubbele bindingen, wat leidt tot een kettingreactie waarbij het molecuul andere monomeren met dubbele bindingen eraan blijft toevoegen. Dit resulteert in de vorming van een keten van monomeren, waarbij de meest recent toegevoegde keten een ongepaard valentie-elektron heeft. Deze additiereactie gaat door totdat twee ketens met ongepaarde elektronen met elkaar reageren om een binding te vormen. Dit elimineert alle ongepaarde valentie-elektronen, wat resulteert in de beëindiging van de reactie. Condensatiepolymerisatie Voor condensatiepolymerisatie, ook wel stapgroeipolymerisatie genoemd, is een katalysator nodig, zoals een zuur of een enzym, en de monomeren moeten ten minste twee reactieve functionele groepen hebben, zoals aminen of carbonzuren. Functionele groepen op monomeren reageren met elkaar om bindingen te vormen, zoals ester- of amidebindingen, en gaan gepaard met het verlies van een klein molecuul, zoals water. Condensatiepolymerisatie is een langzamere reactie vergeleken met additiepolymerisatie en vereist in veel gevallen de aanwezigheid van warmte. Deze tekst is aangepast van <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons">Openstax, Chemistry 2e, Hoofdstuk 20.1: Koolwaterstoffen</a>.

The word polymer is derived from the Greek words &#8220;poly&#8221; which means &#8220;many&#8221; and &#8220;mer&#8221; which means &#8220;parts&#8221;. ...

Education

JoVE Core

Molecular Biology

Moleculaire biologie

Unit 1

Biochemistry of the Cell

Biochemie van de cel

KEY TERMS AND CONCEPTS

BELANGRIJKE TERMEN EN CONCEPTEN

Polymeren

polymer structures and uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials.

Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made.

The structure of a polymer affects how it behaves. Some polymers are flexible, while others are more rigid. Some are used in packaging, clothing, and medical materials. Understanding polymer structure helps explain why these materials can have such different uses.

Polymer Structures and Uses

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

intermolecular forces

Forces Between Molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers, how addition and condensation polymerization work, and why polymer structure affects everyday materials.

Polymer Structures and Uses | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Molecular Biology showcases the molecular processes of the cell through clear and concise animated video lessons. Additionally, in scientist-in-action videos, these concepts' application is demonstrated through real experiments in modern laboratories.

Polymer Structures and Uses

Description

Transcript

Tags