Polymers

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.