高分子(こうぶんし)または高分子化合物(こうぶんしかごうぶつ)とは、非常に多数の原子が共有結合してできる巨大分子(macromolecule)のことである。重合体(ポリマー、polymer)は巨大分子の一種であるが、一般に高分子と言われたときは重合体 (polymer)のことを指す。明確な定義はないが、一般に巨大分子 (macromolecule)は「大きな分子、あるいはその集合体」を指す広範な概念であり、重合体 (polymer)は「単量体 (monomer)の繰り返し構造を持つ大きな分子」を意味する。本項目では、重合体 (polymer)としての高分子について記述する。(その他の巨大分子 (macromolecule)としての高分子については、生体分子、タンパク質、核酸、ミセル、超分子などの項目を参照のこと。)
目次
1 解説
2 高分子の分類
3 高分子の合成法
4 高分子の構造
4.1 位置規則性
4.2 立体規則性
4.3 幾何異性体
4.4 共重合体の構造
5 高分子の大きさ
6 高分子の特徴
6.1 高分子の熱力学的特性
6.2 高分子の力学的特性
7 注目の高分子新材料
8 高分子に関するノーベル賞
9 関連項目
10 外部リンク
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一般的に原子の数が千個程度以上、あるいは分子量が1万程度以上のものは高分子と見なされ、それ以下のものはオリゴマーと呼ばれる。多数の原子を共有結合で連結できる能力をもった元素が骨格(主鎖)となるが、それらは主に炭素やケイ素、酸素などに限られる。しかしほとんどの高分子の主な骨格は炭素を主とした有機化合物であり、炭素以外のものを骨格に持つものは無機高分子と呼ばれる。
高分子は低分子とは異なる特徴的な性質を持ち、特に固体や溶液の力学的、熱力学的特性は低分子のそれとは大きく異なっている。それゆえ高分子物理学、高分子化学といった広範な学問体系を形成するに至る。
高分子の分類
有機高分子(主に炭素を骨格とする)
天然高分子(生体高分子) - タンパク質、核酸、脂質、多糖類(セルロース、デンプンなど)、天然ゴム
合成高分子 - 合成樹脂(プラスチック)(ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、フェノール樹脂など)、シリコン樹脂(シリコンゴム、シリコンオイル)、合成繊維(ナイロン、ビニロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタラートなど)、合成ゴム
無機高分子(ケイ素などを骨格とする)
天然高分子 - 二酸化ケイ素(水晶、石英)、雲母、長石、石綿
合成高分子 - ガラス、合成ルビー
分子内にあらかじめ反応点を2つ以上持たせておく方法と、反応中に活性点を連鎖的に発生させる方法がある。
詳細は重合反応を参照
縮合重合
開環重合
付加重合
配位重合(遷移金属錯体による重合)
ラジカル重合
イオン重合
カチオン重合
アニオン重合
高分子は、単量体(モノマー)がいくつもつながることでできており、単量体同士が結合することを「重合する」と言う。そして単量体が重合してできたものを重合体(ポリマー)と呼ぶ。
1種類の単量体の重合によってできた高分子を単独重合体(ホモポリマー)といい、2種類以上の異なった単量体の重合(共重合)によってできた高分子を共重合体(コポリマー)という。