一般に高分子と呼ばれるものは分子量が１万以上の化合物を総称していいます。先ずは高分子化合物の大きな分類分けと単量体や重合体などの基本的な用語について見ておきましょう。共重合や開環重合または縮合については良く問題になります。
高分子化合物の種類
高分子化合物には炭素原子を基本骨格とした有機高分子化合物と、
炭素以外の原子を骨格とした無機高分子化合物があり、
一般に分子量が１万以上のものをいいます。
通常は有機高分子化合物を高分子といいます。
天然に存在するものは天然高分子化合物といい、
人工的につくられたものは合成高分子化合物といいます。
天然高分子化合物のうち有機高分子にはデンプン、セルロース、タンパク質があり、無機高分子化合物には石英、長石、雲母などがあります。
合成高分子化合物のうち有機高分子化合物にはナイロン、ポリエチレン、合成ゴムがあり、無機高分子化合物にはガラス、シリコン、樹脂があります。
単量体と重合体
高分子化合物の原料は小さな分子で単量体（モノマー）といい、
単量体から生じた高分子化合物を重合体（ポリマー）といいます。
単量体が多数結合して重合体ができる反応を重合といいます。
付加重合と付加重合体
エチレンのように二重結合をもつ物質が、
二重結合を開きながら重合する反応を付加重合といい、
生じた重合体を付加重合体といいます。
\( n\mathrm {CH_2=CH_2}\,\rightarrow \, \mathrm{-(CH_2-CH_2)}_n-\)
重合体を構成する単量体の数や、
重合体を構成する繰り返し単位の数を,
その高分子の重合度といいます。
簡単にいえば単量体何個で重合体ができているか、ということです。
また、
水などの分子が取れながら重合する反応を縮合重合といい、
生じた重合体は縮合重合体といいます。
付加重合体と縮合重合体の違いは反応物質と反応の起こり方の違いということです。
脱水縮合（縮合重合）のときの重合度と分子量の計算：
例えば、グルコースが縮合重合した物質をグルカンと呼ぶことがありますが、
この場合グルコース２分子から１分子の水が脱水します。
グルコース１分子は \(180\) 水１分子は \(18\) で、
グルコース \(n\) 分子が縮合重合するとき、水は \((n-1)\) 分子抜けていきます。
グルコース２分子から水１分子、
グルコース３分子から水２分子、
、、、（グルコース分子間の数だけ水が抜けていく）
なので重合度 \(n\) のグルカンの分子量は、
\(180n\,-\,18(\,n-1\,)\,=\,162n\,+\,18\)
となります。
共重合
単量体が２種類以上の官能基を持つ場合の重合反応は共重合といわれ、
生じた重合体は共重合体と呼ばれます。
官能基の違う単量体の割合によって様々な重合体が生じ、
様々な性質を持つ重合体ができますので必要な性質の高分子を重合することも可能になるのです。
開環重合
単量体が環状構造をしていて重合の際環を開きながら結びつく重合を開環重合といい、
その時に生じた重合体を開環重合体といいます。
高分子化合物の特徴
高分子化合物は１つの分子が大きいので溶液にするとコロイド溶液になり、高分子によるコロイド溶液を分子コロイドといいます。
コロイドについては
⇒ コロイド溶液のチンダル現象、透析、ブラウン運動、電気泳動
を参考にして下さい。
低分子の化合物は分子量が一定ですが、高分子化合物は同じ名前の高分子でも重合度により分子量は違ってきます。
そこで高分子化合物では平均的な分子量となる平均分子量を用いて表します。
これは小さな分子量のものから大きな分子量までの全体の平均をとるのですが測定方法としては浸透圧などを利用します。
一般的には高分子化合物の分子量は一定ではありませんが、酵素などのタンパク質では分子量が一定となるものもありますので例外として覚えておいても良いかもしれませんね。
また低分子化合物は規則的に並んだ結晶をつくるので融点は一定です。
しかし高分子化合物は分子が規則的に並んだ結晶領域部分と分子の配列が不規則になっている非結晶領域とが入り乱れています。
そのため高分子化合物では融点が一定ではありません。
加熱すると軟化して液体になってしまうものが多いです。
これを冷やして固めても元の状態には戻らないものがほとんどです。
高分子についてはこれから物質ごとに説明しておきますが、
単量体が二重結合を開きながら重合する反応が付加重合で、
単量体から水分子のような小さな分子が取れながら重合する反応が縮合重合である。
ということは覚えておきましょう。
高分子でも官能基は大切になります。
で復習しておきましょう。