En polymer er en stor molekyle består af kæder eller ringe med sammenkoblede gentagne underenheder, der kaldes monomerer. Polymerer har normalt høj smeltning og kogepunkter. Fordi molekylerne består af mange monomerer, har polymerer en tendens til at have høje molekylmasser.
Ordet polymer kommer fra det græske præfiks poly-, som betyder "mange", og suffikset -mer, hvilket betyder "dele." Ordet blev opfundet af den svenske kemiker Jons Jacob Berzelius (1779-1848) i 1833, skønt med en lidt anden betydning end den moderne definition. Den moderne forståelse af polymerer som makromolekyler blev foreslået af den tyske organiske kemiker Hermann Staudinger (1881–1965) i 1920.
Eksempler på polymerer
Polymerer kan opdeles i to kategorier. Naturlige polymerer (også kaldet biopolymerer) inkluderer silke, gummi, cellulose, uld, rav, keratin, kollagen, stivelse, DNA og shellak. Biopolymerer tjener nøglefunktioner i organismer, der fungerer som strukturelle proteiner, funktionelle proteiner, nukleinsyrer, strukturelle polysaccharider og energilagringsmolekyler.
Syntetiske polymerer fremstilles ved en kemisk reaktion, ofte i et laboratorium. Eksempler på syntetiske polymerer inkluderer PVC (polyvinylchlorid), polystyren, syntetisk gummi, silicone, polyethylen, neopren og nylon. Syntetiske polymerer bruges til at fremstille plast, klæbemidler, maling, mekaniske dele og mange almindelige genstande.
Syntetiske polymerer kan grupperes i to kategorier. Termohærdende plaststoffer er fremstillet af et flydende eller blødt fast stof, der kan ændres irreversibelt til en uopløselig polymer ved hærdning ved hjælp af varme eller stråling. Termohærdplastik har tendens til at være stiv og har høje molekylvægte. Plasten forbliver ude af form, når de deformeres og nedbrydes typisk, før de smelter. Eksempler på termohærdet plast inkluderer epoxy, polyester, acrylharpikser, polyurethaner og vinylestere. Bakelite, Kevlar og vulkaniseret gummi er også termohærdeplast.
Termoplastiske polymerer eller termosflektion af plast er den anden type syntetiske polymerer. Mens termohærdende plastmaterialer er stive, er termoplastiske polymerer solide, når de er kølige, men er bøjelige og kan støbes over en bestemt temperatur. Mens termohærdende plastik danner irreversible kemiske bindinger, når de hærdes, svækkes limningen i termoplast med temperaturen. I modsætning til termohærd, der nedbrydes snarere end smelter, smelter termoplast til en væske ved opvarmning. Eksempler på termoplastmaterialer inkluderer acryl, nylon, teflon, polypropylen, polycarbonat, ABS og polyethylen.
Kort historie om polymerudvikling
Naturlige polymerer er blevet brugt siden oldtiden, men menneskehedens evne til med vilje at syntetisere polymerer er en temmelig nylig udvikling. Den første menneskeskabte plast var nitrocellulose. Processen til at fremstille den blev udtænkt i 1862 af den britiske kemiker Alexander Parkes (1812-1890). Han behandlede den naturlige polymercellulose med salpetersyre og et opløsningsmiddel. Når nitrocellulose blev behandlet med kamfer, producerede den celluloid, en polymer, der er meget anvendt i filmindustrien og som en formbar erstatning for elfenben. Da nitrocellulose blev opløst i ether og alkohol, blev det kollodion. Denne polymer blev anvendt som kirurgisk forbinding, startende med den amerikanske borgerkrig og derefter.
Vulkaniseringen af gummi var en anden stor succes inden for polymerkemi. Den tyske kemiker Friedrich Ludersdorf (1801–1886) og den amerikanske opfinder Nathaniel Hayward (1808–1865) fandt uafhængigt af at tilføje svovl til naturgummi hjalp med at forhindre, at den blev klistret. Processen med vulkanisering af gummi ved tilsætning af svovl og påføring af varme blev beskrevet af den britiske ingeniør Thomas Hancock (1786–1865) i 1843 (UK patent) og den amerikanske kemiker Charles Goodyear (1800–1860) i 1844.
Mens forskere og ingeniører kunne fremstille polymerer, var det først i 1922, at der blev foreslået en forklaring på, hvordan de dannede sig. Hermann Staudinger foreslog kovalente bindinger, der holdt sammen lange kæder af atomer. Ud over at forklare, hvordan polymerer fungerer, foreslog Staudinger også navnet makromolekyler til at beskrive polymerer.