Polimer je velik molekula sestavljene iz verig ali obročev povezanih ponavljajočih se podenot, ki jih imenujemo monomeri. Polimerov ima običajno veliko taljenje in vrelišča. Ker so molekule sestavljene iz številnih monomerov, imajo polimeri običajno visoko molekulsko maso.
Beseda polimer izvira iz grške predpone poli-, kar pomeni "mnogo", in pripono -mer, kar pomeni "deli." Besedo je skoval švedski kemik Jons Jacob Berzelius (1779–1848) leta 1833, čeprav ima nekoliko drugačen pomen od sodobne definicije. Sodobno razumevanje polimerov kot makromolekul je leta 1920 predlagal nemški organski kemik Hermann Staudinger (1881–1965).
Primeri polimerov
Polimere lahko razdelimo v dve kategoriji. Naravni polimeri (imenujemo jih tudi biopolimeri) vključujejo svila, gumo, celulozo, volno, jantar, keratin, kolagen, škrob, DNK in šelak. Biopolimeri opravljajo ključne funkcije v organizmih, delujejo kot strukturni proteini, funkcionalni proteini, nukleinske kisline, strukturni polisaharidi in molekule za shranjevanje energije.
Sintetični polimeri so pripravljeni s kemijsko reakcijo, pogosto v laboratoriju. Primeri sintetičnih polimerov vključujejo PVC (polivinilklorid), polistiren, sintetični kavčuk, silikon, polietilen, neopren in najlon. Sintetični polimeri se uporabljajo za izdelavo plastike, lepila, barv, mehanskih delov in mnogih običajnih predmetov.
Sintetične polimere lahko razvrstimo v dve kategoriji. Termosetna plastika je izdelana iz tekoče ali mehke trdne snovi, ki jo je mogoče nepovratno spremeniti v netopni polimer s strjevanjem s toploto ali sevanjem. Termoset plastike so ponavadi toge in imajo veliko molekulsko maso. Plastika ostane brez oblike, ko se deformira in običajno razpade, preden se stopi. Primeri termosetne plastike vključujejo epoksi, poliester, akrilne smole, poliuretane in vinilne estre. Bakelit, kevlar in vulkanizirana guma so tudi termosetne plastike.
Termoplastični polimeri ali so druge vrste sintetičnih polimerov termoplastične plastike. Medtem ko so termosetne plastike toge, so termoplastični polimeri trdni, ko se ohladijo, vendar so upogljivi in se lahko oblikujejo nad določeno temperaturo. Medtem ko termoset plastike tvorijo nepovratne kemične vezi, ko se strdijo, vezava v termoplastiki oslabi s temperaturo. Za razliko od termosetov, ki razpadejo, ne da se stopijo, se termoplastika ob segrevanju stopi v tekočino. Primeri termoplastike vključujejo akril, najlon, teflon, polipropilen, polikarbonat, ABS in polietilen.
Kratka zgodovina razvoja polimerov
Naravne polimere uporabljajo že od antičnih časov, toda sposobnost človeštva za namerno sintezo polimerov je dokaj nov razvoj. Prva umetna umetna masa je bila nitroceluloza. Postopek za njegovo izdelavo je leta 1862 zasnoval britanski kemik Alexander Parkes (1812–1890). Naravno polimerno celulozo je obdelal z dušikovo kislino in topilom. Ko smo nitrocelulozo obdelali s kaforjo, je nastala celuloid, polimer, ki se pogosto uporablja v filmski industriji in kot nadomestljiva slona slonovine. Ko se je nitroceluloza raztopila v etru in alkoholu, je postala kolodion. Ta polimer je bil uporabljen kot kirurški preliv, začenši z ameriško državljansko vojno in nato.
Vulkanizacija gume je bil še en velik dosežek v polimerni kemiji. Nemški kemik Friedrich Ludersdorf (1801–1886) in ameriški izumitelj Nathaniel Hayward (1808–1865) sta neodvisno ugotovila, da sta dodala žveplo naravni kavčuk je pomagal, da ne postane lepljiv. Postopek vulkanizacije gume z dodajanjem žvepla in toplote je opisal britanski inženir Thomas Hancock (1786–1865) leta 1843 (patent v Veliki Britaniji) in ameriški kemik Charles Goodyear (1800–1860) v 1844.
Medtem ko so znanstveniki in inženirji lahko izdelovali polimere, je bilo šele leta 1922 predlagano razlago, kako nastajajo. Hermann Staudinger je predlagal kovalentne vezi, ki so združene v dolgih verigah atomov. Poleg pojasnjevanja, kako delujejo polimeri, je Staudinger za opis polimerov predlagal tudi ime makromolekule.