Polymer je velký molekula vytvořené z řetězců nebo kruhů spojených opakujících se podjednotek, které se nazývají monomery. Polymery mají obvykle vysokou hodnotu tání a body varu. Protože molekuly sestávají z mnoha monomerů, mají polymery tendenci mít vysoké molekulové hmotnosti.
Slovo polymer pochází z řecké předpony poly-, což znamená "mnoho" a přípona -mer, což znamená „části“. Slovo bylo vytvořeno švédským chemikem Jons Jacob Berzelius (1779 - 1848) v 1833, ačkoli s mírně odlišným významem od moderní definice. Moderní chápání polymerů jako makromolekul bylo navrženo německým organickým chemikem Hermannem Staudingerem (1881–1965) v roce 1920.
Příklady polymerů
Polymery lze rozdělit do dvou kategorií. Přírodní polymery (také nazývané biopolymery) zahrnují hedvábí, gumu, celulózu, vlnu, jantar, keratin, kolagen, škrob, DNA a šelak. Biopolymery slouží klíčovým funkcím v organismech a působí jako strukturální proteiny, funkční proteiny, nukleové kyseliny, strukturální polysacharidy a molekuly pro ukládání energie.
Syntetické polymery se připravují chemickou reakcí, často v laboratoři. Příklady syntetických polymerů zahrnují PVC (polyvinylchlorid), polystyren, syntetický kaučuk, silikon, polyethylen, neopren a nylon. Syntetické polymery se používají k výrobě plastů, lepidel, barev, mechanických částí a mnoha běžných předmětů.
Syntetické polymery lze rozdělit do dvou kategorií. Termosetové plasty jsou vyrobeny z kapalné nebo měkké pevné látky, kterou lze nevratně přeměnit na nerozpustný polymer vytvrzením pomocí tepla nebo záření. Termosetové plasty bývají tuhé a mají vysokou molekulovou hmotnost. Plast se při deformaci zformuje a obvykle se roztaví, než se roztaví. Příklady termosetových plastů zahrnují epoxy, polyester, akrylové pryskyřice, polyurethany a vinylestery. Bakelit, Kevlar a vulkanizovaný kaučuk jsou také termosetové plasty.
Termoplastické polymery nebo plasty s tepelným změkčováním jsou dalším typem syntetických polymerů. Zatímco termosetové plasty jsou tuhé, termoplastické polymery jsou za chladu tuhé, ale jsou ohebné a lze je formovat nad určitou teplotu. Zatímco termosetové plasty vytvářejí při vytvrzování nevratné chemické vazby, vazby v termoplastech s teplotou zeslabují. Na rozdíl od termosetů, které se rozkládají spíše než roztavují, termoplasty se při zahřívání roztaví do kapaliny. Příklady termoplastů zahrnují akrylové, nylonové, teflonové, polypropylenové, polykarbonátové, ABS a polyethylenové.
Stručná historie vývoje polymerů
Přírodní polymery se používají už od starověku, ale schopnost lidstva úmyslně syntetizovat polymery je poměrně nedávný vývoj. První umělý plast byl nitrocelulóza. Tento proces byl navržen v roce 1862 britským chemikem Alexanderem Parkesem (1812–1890). Zpracoval přírodní polymerní celulózu kyselinou dusičnou a rozpouštědlem. Když se nitrocelulóza ošetřila gáforem, vytvořila se celuloid, polymer široce používaný ve filmovém průmyslu a jako formovatelná náhrada slonoviny. Když se nitrocelulóza rozpustila v etheru a alkoholu, stala se koloidem. Tento polymer byl použit jako chirurgický obvaz, počínaje americkou občanskou válkou a poté.
Vulkanizace pryže byla dalším velkým úspěchem v polymerní chemii. Německý chemik Friedrich Ludersdorf (1801–1886) a americký vynálezce Nathaniel Hayward (1808–1865) nezávisle našli přidání síra na přírodní kaučuk pomohl zabránit lepkavosti. Proces vulkanizace kaučuku přidáním síry a aplikací tepla popsal britský inženýr Thomas Hancock (1786–1865) v roce 1843 (britský patent) a americký chemik Charles Goodyear (1800–1860) v 1844.
Zatímco vědci a inženýři mohli vyrábět polymery, až do roku 1922 bylo navrženo vysvětlení, jak se formují. Hermann Staudinger navrhl kovalentní vazby držené pohromadě dlouhé řetězce atomů. Kromě vysvětlení, jak polymery fungují, Staudinger také navrhl název makromolekuly pro popis polymerů.