고분자화합물

요약 분자량이 극히 큰(보통 1만 이상) 화합물이다.

고중합체(高重合體)라고도 하며, 또 이와 같이 분자량이 큰 분자를 고분자라고 한다. 처음에는 유기고분자화합물에 한정되어 있었으나, 최근에는 공유결합성을 지닌 무기고분자화합물까지 넓혀졌다. 일상생활과 관계가 깊은 것이 많은데, 예를 들면 단백질을 비롯해서 녹말·셀룰로스(섬유소) 등은 천연으로 존재하는 고분자화합물들이고, 나일론·테트론 등의 합성섬유나 베이클라이트·폴리염화비닐(PVC)·폴리에틸렌·스타이로폼 등은 합성고분자화합물들이다.

고분자화합물은 독일어 hochmolekulare verbindung에서 나온 말로서, 1930년대 초반에 H. 슈타우딩거가 천연고무나 셀룰로스가 분자량이 큰 분자로 구성되어 있음을 밝힌 데서 명명되었다. 그 이후로 주목을 끌어 천연으로 존재하는 고분자화합물의 성질이 밝혀짐에 따라 단위체라 불리는 간단한 저분자로부터 고분자화합물을 합성할 수 있게 되었다.

종류

고분자화합물의 종류는 많으며, 그 구조나 성질도 다양하지만, 유기고분자화합물과 무기고분자화합물로 대별되고, 이들은 다시 천연고분자화합물과 합성고분자화합물로 나누어진다. 유리나 인조견사는 천연물에 가공을 한 것으로 중간적 존재에 속한다고 할 수 있다.

구조와 성질

고분자화합물은 분자량이 대단히 큰 화합물이지만, 무질서한 원자 배열로 이루어져 있는 것이 아니고, 보통 분자량이 작은 구조단위의 반복으로 이루어져 있다.

합성고분자화합물에 대하여 예를 들어보면, 폴리에틸렌은 에틸렌의 중합으로 합성되지만, 구조는 (CH₂CH₂)_n로써 나타낼 수 있는 바와 같이 아주 간단한 구조단위인 메틸렌 사슬의 반복으로 이루어져 있다. 천연고분자화합물들은 이보다 복잡하기는 하지만, 훨씬 더 복잡한 구조를 가진 단백질에 있어서도 α-아미노산이 다수 결합하여 이루어진 폴리펩티드 사슬이 기본을 이룬 반복에 지나지 않는다.

고분자화합물을 구조면에서 분류하면, 구조단위가 곧은사슬모양으로 결합해 있는 사슬모양고분자와, 구조단위가 2차원·3차원의 그물구조를 이룬 것들이 있다. 이와 같은 구조의 특징은 성질에도 영향을 끼치는데, 사슬모양고분자는 유연성이 풍부하여 섬유로서 이용되는 것이 많다.

그물구조를 이룬 것들은 단단하여 합성수지로서 알려져 있는 것들이 많다. 또한 분자가 거대하다는 사실은 용매에 잘 녹지 않는 원인이 되며, 가령 녹는 경우라 하더라도 콜로이드 용액이 된다. 또 저분자화합물과는 달리 구조단위의 반복수가 다소 다른 분자의 혼합물인 경우가 많기 때문에, 분자량이라고 할 때에도 평균분자량을 뜻하게 된다.

제조법

저분자량의 화합물로부터 고분자화합물을 얻기 위해서는 중합반응이나 축중합반응이 이용된다. 예를 들면, 프로필렌의 중합으로 폴리프로필렌을 얻게 되며, 테레프탈산다이메틸과 에틸렌글리콜을 축중합시켜서 폴리에스터계 합성섬유인 테트론을 얻고 있다.

용도

고분자화합물은 여러 용도로 사용되는데, 예를 들어 플라스틱 및 각종 섬유 제품을 비롯해서 타이어·튜브 등 합성고무 제품이 있다. 그밖에도 안전유리·접착제·도료·건축재료·파이프·각종 그릇·보온재료·전기 및 전자 제품 등 의식주와 직결되는 제품들이 대부분이다.

[고분자화합물의 종류와 용도]