Monomère
En chimie, un monomère est une substance le plus souvent organique utilisée dans la synthèse des oligomères et des polymères au cours d'une réaction d'oligomérisation ou de polymérisation[1]. Le mot monomère vient du grec monos, un seul ou une seule, et meros, partie.
En biologie, un monomère (ou sous-unité) est l'élément constitutif des protéines multimériques telles l'hémoglobine. L'agencement des monomères les uns par rapport aux autres est décrit par la structure quaternaire de la protéine.
Cet article s'intéresse aux monomères selon leur définition en chimie.
Fonctionnalité des monomères
Un monomère peut contenir une ou plusieurs fonctions chimiques susceptibles de participer à la réaction de polymérisation.
- Chaque groupe fonctionnel d'une molécule de monomère contient un ou plusieurs sites réactifs (ou sites actifs) capables de former une liaison chimique avec une autre molécule de monomère. La fonctionnalité d'un monomère est égale au nombre de sites réactifs que comporte chacune de ses molécules[2].
- Si la fonctionnalité des monomères est égale à deux, on parle de monomères bifonctionnels. La polymérisation fournit des polymères linéaires (monodimensionnels) ou cycliques (macrocycles).
- Exemple : la molécule de chlorure de vinyle (nom systématique : chloroéthène) possède deux sites réactifs :
- site réactif →Fichier:PVC.PNG← site réactif
- La double liaison peut s'ouvrir pour former deux liaisons carbone-carbone simples avec deux autres molécules de chloroéthène, ce qui conduit à la formation d'une molécule de poly(chlorure de vinyle).
- Si la fonctionnalité moyenne des monomères est supérieure à deux, on parle de monomères plurifonctionnels. Les macromolécules formées contiendront des points de branchement (nœuds) et formeront des polymères ramifiés et au-delà d'un taux de conversion critique de la réaction de polymérisation, il se formera des polymères réticulés (tridimensionnels).
Nombre de monomères impliqués dans une polymérisation
Une polymérisation ayant lieu avec un seul type de monomère s'appelle homopolymérisation et donne un homopolymère. Une polymérisation ayant lieu avec plusieurs types de monomères s'appelle copolymérisation et donne un copolymère. Les monomères utilisés lors d'une copolymérisation sont des comonomères[3]. La copolymérisation peut donner :
- un copolymère, lorsque ce n'est pas spécifié, issu de la copolymérisation de deux comonomères ;
- un terpolymère issu de la copolymérisation de trois comonomères ;
- un quaterpolymère issu de quatre comonomères.
Classification des monomères
Selon leur origine, les monomères peuvent être synthétiques ou naturels. Les principaux monomères naturels sont :
- les acides aminés qui forment les protides ;
- les oses (monosaccharides) qui forment les osides ;
- les nucléotides qui forment les oligonucléotides et les polynucléotides comme les acides nucléiques ADN et ARN ;
- les isoprènes qui forment les terpènes et les polyisoprènes comme le cis-1,4-polyisoprène caoutchouc naturel et le trans-1,4-polyisoprène gutta-percha.
Selon leur composition, les monomères peuvent être:
- organiques : cas le plus fréquent ;
- inorganiques-organiques[4] : tétraéthoxysilane ;
- inorganiques : dioxyde de carbone[5][6], dioxyde de soufre [7].
Selon leur état physique, les monomères peuvent se présenter à température ambiante à l'état :
- solide - poudre ;
- liquide : dans ce cas le monomère (exemple : le styrène) peut servir à diluer une résine polyester pour la rendre liquide (présente de 5 à 50 % en masse) pour faciliter le laminage de matériel composite ;
- gazeux : dioxyde de carbone, dioxyde de soufre.
Notes et références
- Dans cet article, les définitions d'oligomérisation, de polymérisation, d'homopolymérisation et de copolymérisation proviennent du GLOSSAIRE DES TERMES DE BASE EN SCIENCE DES POLYMERES : http://www.gfp.asso.fr/enseignement/glossaire.pdf
- Jean-Pierre Mercier, Philippe Godard - Chimie organique - Une initiation - PPUR 1995, pp. 240-241 (ISBN 2-88074-293-5). Pour la dénomination « sites actifs », voir par exemple le Bulletin de l'union des physiciens - N° 790-791, article Les matières plastiques (pdf), pp. 93-94.
- http://en.wiktionary.org/wiki/comonomer
- http://www.psrc.usm.edu/mauritz/nano2.html
- Inoue, S.; Koinuma, H.; Tsuruta, T. Polym. Lett. 1969, 7, 287
- http://alexandria.tue.nl/extra2/200512911.pdf
- http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma60056a008
