Et makromolekyle (eller polymermolekyle ) er et meget stort molekyle , der har en relativt høj molekylvægt . Begrebet makromolekyle blev introduceret i 1922 af den tyske kemiker Hermann Staudinger . Et makromolekyle dannet af lignende kemiske enheder samlet ved kovalente bindinger kan beskrives som et polymermolekyle , et sæt af sådanne molekyler er en polymer. Mange proteiner kan også betragtes som makromolekyler.
Organiske makromolekyler kan være resultatet af biologiske processer (naturlige polymerer), eller de kan fremstilles ved hjælp af kemiske reaktioner ( syntetiske polymerer ).
Naturlige makromolekyler er organiske eller af mineralsk oprindelse . Der kan nævnes polysaccharider ( cellulose , stivelse osv.), Proteiner ( uld , silke osv.), Nukleinsyrer , naturgummi osv.
Betydningen af naturlige polymerer er betydelig. Naturen producerer titusindvis af milliarder ton cellulose hvert år.
Strukturen af naturlige makromolekyler har en kompleksitet ofte på grund af tilstedeværelsen af et gentaget mønster. For eksempel er et protein en sekvens af aminosyrer trukket fra ca. tyve forskellige. For sin del er DNA en gentagelse af baser taget fra fire nukleotider. Disse sorter er grundlaget for mangfoldigheden af proteiner i det ene tilfælde og muligheden for kodning i det andet.
Polysaccharider som cellulose består af kæder, hvor det samme mønster (glukose) gengives. Variationen i disse makromolekyler kommer fra tilfældigheden af de grene, som kæden præsenterer.
Naturgummi er en af de eneste polymerer af naturlig oprindelse, der har en struktur, hvor et mønster er forbundet med regelmæssighed.
Naturlige mineralpolymerer er meget forskellige i naturen. For eksempel kan kulstofnanorør betragtes som makromolekyler, da de carbonatomer, der udgør dem, er bundet af kovalente kulstof-kulstofbindinger. Som sådan adskiller de sig ikke fra de organiske makromolekyler, der er diskuteret ovenfor.
Egenskaberne ved naturlige makromolekyler er knyttet til de kategorier (protein, DNA osv.), Som de hører til. For eksempel udfører proteiner tre funktioner: strukturering (muskelfibre), specifik (iltransport) eller katalyse (enzym).
De opnås enten ved kemisk modifikation af naturlige makromolekyler, for eksempel med det formål at forbedre visse egenskaber eller ved syntese fra monomer opnået fra petrokemiske stoffer.
I denne familie, kan nævnes cellulose estere såsom cellulose -acetat eller nitrocellulose .
Deres variation er særlig vigtig.
I tilfælde af makromolekyler af syntetisk oprindelse skyldes de molekylære arrangementer polymerisation af monomermolekyler .
Et makromolekyle (polymerkæde) resulterer generelt fra samling ved kovalente bindinger af et stort antal lignende gentagne enheder (i tilfælde af homopolymerer ) eller forskellige ( copolymerer ).
Makromolekylerne af syntetisk oprindelse er generelt baseret på den kovalente binding af et stort antal atomer af carbon , der danner makromolekylære skelet . Imidlertid er der kendte syntetiske polymerer, der omfatter kædeledende heteroatomer, såsom oxygen (for eksempel i polyethere og polyestere ) eller nitrogen (i tilfælde af polyamider , polyurethaner osv.).
Der er også makromolekyler, hvis rygrad ikke indeholder noget carbonatom, såsom siliconer, der består af kovalente kæder af silicium og iltatomer (-Si-O-).
De nanorør af kulstof er også makromolekyler, såvel som grafit , der består af store plader af carbonatomer (makromolekyler dimensional C 2D ).
Carbon nanorør
Grafit struktur
I tilfælde af diamant har polymerstrukturen, der strækker sig i de tre retninger af rummet ( tredimensionelt makromolekyle C 3D ), de samme dimensioner som dem for krystallen .
Der er andre uorganiske polymerstrukturer, især i silikatfamilien (se artikel). Kan nævnes af den tredimensionale makromolekyle af krystallinsk siliciumdioxid , hvor fire oxygen- atomer O i et tetraeder SiO 4deles med andre SiO 4 tetraeder, Hvilket fører til en gentagelsesenhed med formlen SiO 2.
SiO 4 tetrahedron
Krystalliseret silica (SiO 2 ) n (Si-atomer i gråt og O i rødt)