고분자를 어떻게 정의할 수 있습니까?

고분자(polymer)란 단량체(monomer)라고 하는 작은 분자의 반복 단위가 서로 연결되어 형성된 거대 분자를 말하며, 보통 유기 고분자화학에서는 분자량 10000이상을 고분자라고 하는 경우가 많다. IUPAC에 따르면 유기고분자에 대해 반복되는 단위가 약간 변화해도 전체 분자의 성질이 변하지 않는 분자라고 정의하고 있다. 그리고 이러한 단량체를 서로 연결하는 과정을 중합 반응(polymerization) 이라고 한다. 고분자는 때로 분자량이 약 1만에서 2만까지를 저분자량-고분자, 2만에서 수백만 사이의 물질을 고분자량-고분자로 나누기도 한다. 그러나 이는 잠정적인 분류법이므로 다음과 같이 분류하는 것이 더 일반적이다. 나일론, 테플론과 같은 합성섬유와 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌), 스티로폼과 같은 합성 고분자(synthetic polymer)와 단백질(protein), 녹말(starch), 셀룰로오스(cellulose)와 같이 생물에 의해 합성되는 생체고분자(biopolymer)로 보통 구분한다. 또한 합성 방법에 따라 첨가 고분자라고 하는 사슬-성장 고분자(chain-growth polymer)와 축합 고분자라고 하는 단계-성장 고분자(step-growth polymer)로 분류하기도 한다.

해설 및 핵심용어 정리

고분자(polymer)란 단량체(monomer)라 부르는 작은 분자가 중합 반응(polymerization)을 통해 서로 결합하여 거대 분자가 반복 단위(repeating unit)를 형성하며 서로 연결된 형태가 된 것을 말한다. 분자는 분자량이 매우 커지면 반복되는 단위가 약간 변화해도 전체 분자의 성질이 잘 변하지 않는다. 예를 들어 포화 탄화수소의 경우 n값이 커질수록 녹는점이 높아지는 것이 보통이지만 탄소수가 700~750정도가 되면 거의 일정해진다. 이렇게 분자량이 1만을 넘는 거대 분자가 되면 사슬 길이가 늘어나도 물리적 성질이 거의 변하지 않고 고분자 특유의 성질이 나타나기 때문에 일반적으로 분자량이 1만 이상인 분자를 고분자라고 부른다. 따라서 IUPAC의 고분자 명명 위원회에서는 고분자를 ‘분자량이 큰 분자로, 분자량이 작은 분자로부터 실질적 또는 개념적으로 얻을 수 있는 단위가 반복해서 구성된 구조를 가지는 것’이라고 정의하고, 폴리머(polymer)를 ‘고분자로부터 된 물질’이라고 정의하고 있다. 보통 고분자를 폴리에틸렌과 같이 단순한 화학 구조가 반복된다고 생각하기 쉽지만 셀룰로오스처럼 고리 모양의 구조 단위가 반복된 고분자도 있으며 페놀 수지와 같이 그 구조를 간단히 나타낼 수 없는 고분자도 있다.