Name: polymer chains and how they form
Uploaded: 2020-09-24T15:06:53.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Um polímero é uma cadeia de pequenas moléculas, chamados monómeros, que são detidos juntos por ligações covalentes. Os organismos podem sintetizar polímeros biológicos, ou os cientistas podem sintetizar os polímeros no laboratório. Os polímeros naturais incluem o ADN, o material genético encontrado em todos os organismos vivos, e proteínas, polissacáridos, e lipídios, os blocos de construção da vida.Os plásticos são alguns dos polímeros mais sintéticos comuns e incluem o nylon, o polietileno e o teflon. O processo dos monómeros ligando-se uns aos outros para formar uma molécula maior é conhecida como polimerização. Os monómeros polimerizam por dois mecanismos de reação distintos, condensação e adição.A polimerização de condensação é quando dois monómeros com um átomo de hidrogénio reativo e grupo hidroxila, respetivamente, ligação uns com os outros, com a libertação de água como um subproduto. A maioria dos polímeros naturais são formados através de reações de condensação. Além disso, a polimerização, os monómeros com duplo carbono-carbono as ligações são adicionadas uns aos outros para formar um polímero sem a criação de qualquer subproduto através da libertação de átomos.Os polímeros que são compostos do mesmo tipo de monómeros são conhecidos como homopolímeros, e os inventados de diferentes tipos de monómeros são conhecidos como heteropolímeros. A celulose, o polímero natural mais abundante, é um homopolímero de glucose, enquanto que a agarose, um polímero de origem marinha, é um heteropolímero de galactose e 3, 6-anidro-L-galactopiranose. Os polímeros têm várias estruturas dependentes do seu tipo de monómeros.Os polímeros lineares são longas cadeias de monómeros. Por exemplo, a celulose é um polímero linear mantido junto por ligações beta 1, 4-glicosídico. Os polímeros ramificados têm correntes que se separam da corrente principal, tal como a amilopectina, um componente do amido que se ramifica depois de 24 a 30 monómeros através de ligações alfa 1, 6-glycosídicas.Os polímeros reticulados têm dois ou mais correntes mantidas juntas em vários pontos como uma escada, tal como um polímero de escada de silício de construção sintética ou formar uma rede complexa de cadeias interligadas como o gel formado por pectinas em geleias e compotas.

polímeros

O termo polímero deriva das palavras Gregas “poly”, que significa “muitos” e “mer”, que significa “partes”. Os polímeros são cadeias longas de moléculas compostas por unidades repetitivas de moléculas menores, conhecidas como monómeros. Ou ocorrem naturalmente, como o DNA e as proteínas, ou podem ser construídos sinteticamente, como os plásticos. Eles apresentam características estruturais variadas, como cadeias lineares, cadeias ramificadas, ou redes complexas, que contribuem para as propriedades que apresentam. Além disso, os grupos funcionais que podem estar presentes em um polímero definem ainda mais as suas propriedades. As unidades individuais de um polímero são mantidas juntas por ligações covalentes estáveis que ocorrem através da polimerização por adição ou por condensação.
Polimerização por Adição
A polimerização por adição ocorre quando os monómeros que participam na reação têm ligações duplas. Esta reação requer a presença de uma molécula externa que tenha um eletrão de valência não emparelhado para iniciar a reação. Este eletrão não emparelhado é altamente reativo e forma uma ligação com uma das ligações duplas em um monómero, o que leva o monómero a ter um eletrão de valência não emparelhado. Este eletrão de valência não emparelhado associa-se então a um outro monómero com ligações duplas que conduzem a uma reação em cadeia onde a molécula continua a adicionar outros monómeros com ligações duplas. Isto resulta na formação de uma cadeia de monómeros, sendo que a mais recentemente adicionada tem um eletrão de valência não emparelhado. Esta reação de adição continua até que duas cadeias com eletrões não emparelhados reajam entre si para formar uma ligação. Isto elimina quaisquer eletrões de valência não emparelhados, resultando no término da reação.
Polimerização por Condensação
A polimerização por condensação, também conhecida como polimerização por passos, requer um catalisador, tal como um ácido ou uma enzima, e os monómeros devem ter pelo menos dois grupos funcionais reativos, tais como aminas ou ácidos carboxílicos. Os grupos funcionais em monómeros reagem uns com os outros para formar ligações como ligações de éster ou amida e são acompanhados pela perda de uma pequena molécula, como a água. A polimerização por condensação é uma reação mais lenta em comparação com a polimerização por adição e, em muitos casos, requer a presença de calor.
Este texto é adaptado de <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons">Openstax, Chemistry 2e, Chapter 20.1: Hydrocarbons</a>.

Polímeros

A palavra polímero é derivada das palavras gregas "poli", que significa "muitos" e "mer", que significa "partes". ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMOS-CHAVE E CONCEITOS

Polymers

polymer chains and how they form

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words &quot;poly,&quot; meaning many, and &quot;mer,&quot; meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics.

A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a polymer are held together by stable covalent bonds.

Polymers can form through addition polymerization or condensation polymerization. Addition polymerization happens when monomers with double bonds react in the presence of an external molecule with an unpaired valence electron. That unpaired electron starts a chain reaction as monomers keep joining one after another. The reaction ends when two chains with unpaired electrons bond together and no unpaired electrons remain.

Condensation polymerization is also called step-growth polymerization. It needs a catalyst, such as an acid or an enzyme, and monomers must have at least two reactive functional groups, such as amines or carboxylic acids. These groups react to make linkages like esters or amides, and a small molecule such as water is lost. This process is slower than addition polymerization and often requires heat.

Polymer Chains and How They Form

functional groups

Functional Groups in Organic Chemistry

Functional groups in organic chemistry are groups of atoms that give molecules specific properties. When these groups attach to a carbon skeleton, they can change how the molecule behaves. Some functional groups make a molecule hydrophilic, or water-attracting. Others make it hydrophobic, or water-repelling. Functional groups are a key part of organic chemistry and are also found in major biological molecules. They appear in carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids. Each functional...

structure of lipids

Lipids, Fats, and Cell Membranes

Lipids are nonpolar molecules that do not mix well with water. They are hydrophobic, which means “water fearing,” because they contain mostly nonpolar carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds. In cells, lipids store long-term energy as fats, help insulate plants and animals, and form protective water-repellent layers on feathers and fur. They are also part of cell membranes and serve as building blocks for many hormones. Common lipids include fats, oils, waxes, phospholipids, and steroids. A...

chemistry of the cell

Cell Chemistry: Water and Macromolecules

Cell chemistry includes water, organic molecules, and inorganic ions. These materials shape how cells store energy, build structures, and carry out life processes. Most cellular chemistry and metabolism happen in the watery cytoplasm. Water is a key part of the cell because it has special properties tied to its polarity. In a water molecule, hydrogen and oxygen form polar covalent bonds, so the molecule has no net charge but does have a slightly positive end and a slightly negative end. Oxygen...

dna base pairing

Chargaff’s Rules and DNA Pairing

Chargaff’s rules and DNA base pairing explain how DNA strands match up. In double-stranded DNA, adenine (A) pairs with thymine (T), and guanine (G) pairs with cytosine (C). Chargaff also found that A equals T, G equals C, and the total amount of purines (A and G) equals the total amount of pyrimidines (C and T). Watson and Crick later showed why these matches matter. A forms two hydrogen bonds with T, while G forms three hydrogen bonds with C. These pairings keep the DNA double helix a...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrates as Energy and Storage Molecules

Carbohydrates are important energy sources in human and animal diets. Grains, fruits, and vegetables are natural sources of carbohydrates. They help provide energy to the body, especially through glucose, a simple sugar found in starch and many staple foods. Carbohydrates are identified by the stoichiometric formula (CH2O)n, where n is the number of carbons in the molecule. This means the ratio of carbon to hydrogen to oxygen is usually 1:2:1. The name carbohydrate comes from this pattern,...

protein and protein structure

How Protein Shape Controls Function

Proteins are a major class of organic molecules in living systems, and their shape helps determine what they do. They can act as structural, regulatory, contractile, or protective molecules. They also take part in transport, storage, membranes, toxins, and enzymes. All proteins are polymers of amino acids arranged in a linear sequence. A protein’s function depends on its three-dimensional form. For example, an enzyme works when its active site can bind a specific substrate. If local changes or...

amino acids

Amino Acids and Protein Building

Amino acids are the building blocks of proteins. Each amino acid has the same basic structure. A central carbon atom, called the alpha carbon, is bonded to an amino group, a carboxyl group, and a hydrogen atom. Each amino acid also has an R group, or side chain, attached to the central carbon. The R group is different for every amino acid. It helps determine whether an amino acid is acidic, basic, polar, or nonpolar. Scientists call these molecules amino acids because they contain both amino...

peptide bonds

Peptide Bond Formation and Shape

Peptide bonds join amino acids into peptides and polypeptides. They form when the carboxyl group of one amino acid reacts with the amino group of another. This dehydration reaction releases a water molecule and creates a covalent link. As more amino acids are added, the chain becomes a polypeptide. Each polypeptide has a free amino group at one end. This end is the N-terminal, or amino-terminal. The other end has a free carboxyl group. This end is the C-terminal, or carboxyl-terminal. The...

nucleic acids

DNA and RNA: Genetic Instructions

DNA and RNA are the nucleic acids that store genetic information and help direct cell activity. These macromolecules carry the cell’s genetic blueprint and the instructions it uses to function. DNA is the genetic material in all living organisms, from single-celled bacteria to multicellular mammals. In eukaryotic cells, DNA is found in the nucleus and also in organelles such as chloroplasts and mitochondria. In prokaryotes, DNA is not enclosed in a membrane. The full genetic content of a cell...

dna replication

DNA Copying: Leading and Lagging Strands

DNA replication copies genetic material before a cell divides. Each original DNA strand serves as a template for a new complementary strand. The result is semiconservative replication, which means each new DNA molecule contains one old strand and one new strand. The two daughter cells then receive DNA with the same sequence. Replication starts when helicase separates the two strands of the double helix. This creates a Y-shaped replication fork. Primase then adds short RNA primers that give DNA...

from dna to protein

The Genetic Code and Codons

The genetic code and codons explain how cells turn DNA information into proteins. Genes first direct the sequence of mRNA, and mRNA then directs the sequence of amino acids that make up proteins. Specific proteins and RNAs carry out this decoding. Cells copy DNA into mRNA so the original DNA stays protected while the cell uses the message for protein synthesis. Copying DNA to RNA is relatively simple. One nucleotide is added to the mRNA strand for every nucleotide read on the DNA strand.

polymers

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words "poly," meaning many, and "mer," meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics. A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers and how addition and condensation polymerization create natural and synthetic materials like DNA, proteins, and plastics.

Polymer Chains and How They Form | JoVE K12

chemistry

JoVE Core - Química dá vida a conceitos gerais de química usando vídeos de animação fáceis de entender. Além disso, nos vídeos Cientistas em ação, demonstramos experimentos de pesquisa clássicos e originais realizados atualmente por cientistas em laboratórios em todo o mundo.

Polymer Chains and How They Form

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