Полимеры — это молекулы, состоящие из длинной повторяющейся цепочки более мелких звеньев, называемых мономерами . Они имеют самую высокую молекулярную массу среди любых молекул и могут состоять из миллиардов атомов. ДНК человека представляет собой полимер, состоящий из более чем 20 миллиардов атомов. Белки, состоящие из аминокислот , и многие другие молекулы, составляющие жизнь, являются полимерами. Это самый большой и разнообразный класс известных молекул, в который входят даже пластмассы.
Мономеры обычно представляют собой молекулы размером около 4-10 атомов и являются реакционноспособными в том смысле, что они легко связываются с другими мономерами в процессе, называемом полимеризацией . Полимеры и процессы их полимеризации настолько разнообразны, что существует множество различных систем для их классификации. Одним из основных типов является конденсационная полимеризация , при которой реагирующие молекулы выделяют воду в качестве побочного продукта. Это средства, с помощью которых образуются все белки.
Полимеры не всегда представляют собой прямые цепочки регулярно повторяющихся мономеров; иногда они состоят из цепочек разной длины или даже цепочек, разветвляющихся в нескольких направлениях. Остаточные мономеры часто встречаются вместе с образующимися из них полимерами, придавая молекулам дополнительные свойства. Чтобы уговорить мономеры соединиться в определенных конфигурациях, требуется множество катализаторов — вторичных молекул, которые ускоряют время реакции. Катализаторы являются основой производства большинства синтетических полимеров.
При сополимеризации образуются цепи, содержащие два или более разных мономера. Более крупные и сложные полимеры, как правило, имеют более высокую температуру плавления и прочность на растяжение, чем другие, из-за множества межмолекулярных сил, действующих между их составляющими. Некоторые молекулы настолько сложны, что их невозможно легко идентифицировать, поэтому используются такие методы, как широкоугольное рассеяние рентгеновских лучей, малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и малоугловое рассеяние нейтронов.
Большинство полимеров являются органическими и используют углеродные связи в качестве основы. Другие используют кремний . Из-за их большого разнообразия многие из них еще предстоит открыть, что создает плодотворное поле для дальнейших исследований и разработок.
