고분자화학/제1주/서론/고분자는 무엇인가

고분자 화학/ 서론/ 고분자는 무엇인가?

- 고분자는 다른 분자와 어떻게 다른가?

1. 고분자란 도대체 무엇인가?

고분자 (polymer, 高分子)는 한마디로 해서 분자량이 큰 화합물을 말합니다. 여러 화합물이 물리적으로 서로 엉켜있는 것이는 아니라, 화학 결합에의해 결합되어있는 한 화합물로서 분자량이 큰 화합물을 말합니다.

예를 들면 물, H₂O의 분자량은 18 이고 설탕의 분자량은 342입니다. 반면, 고분자는 분자량이

수만, 수10만, 수백만 또는 그 이상입니다. 에틸렌의 분자량은 28 인데 비해 이것으로부터 합성된

폴리에틸렌은 수십만에서 수백만에 이릅니다.

그렇다면, 분자량이 큰 고분자는

(1) 분자량이 크면 왜 분자량이 작은 분자들과 성질이 다른가?

(2) 왜 "고분자"를 별도로 취급하는가?

(3) 분자량이 작은 분자와는 고분자는 그 생김새 (구조)가 어떻게 다른가? 하는

의문을 가지게 됩니다. 이런 의문들에 대해서 하나씩 풀어보기로 합시다.

* 분자량 (molecular weight, 分子量)이란 무엇인가

* 분자 (molecule, 分子)란 무엇인가?

2. "고분자" 이름의 유래

고분자는 영어로 'polymer' 또는 'macromolecule' 이라고 합니다. 'polymer' 라는 단어는 '

poly' ("many(많다)"라는 뜻을 가진 그리스 말)와 'meros' ("part(부분)" 라는 뜻을 가진 그리스 말)의

합성어인데, 공유결합을 통한 분자량이 매우 큰 분자를 말합니다. 그리고 'macromolecule' 은 'macro' ('makro (거대한)'이라는 뜻을 가진 그리스 말) 와 'molecule ('분자' 라는 뜻의 영어)' 의 합성어입니다.

고분자는 그래서 가끔 '거대분자'라고 불리기도 합니다.

3. 고분자의 구조

분자량이 크기 위해서는 분자가 커야 합니다. 고분자는 물리적으로 여러 분자들이 엉켜있는 것이 아니라,

화학 결합, 구체적으로 말해서 공유결합 (covalent bond) 을 통해서 원자들이 연결되어있습니다. 일반적으로,다음 폴리에틸렌의 경우에서 보는 것처럼, 간단한 단위 구조들이 공유결합을 통해서 반복적이고 또한

연속적으로 나타나는 구조를 가집니다.

-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-............. (폴리에틸렌의 구조)

이 구조를 보면 -CH₂- 가 반복적으로 나타나고, 또 그 원료인 에틸렌 분자, CH₂=CH₂의 구조에 해당하는

-CH₂-CH₂- 가 반복해서 나타난다는 것을 알 수 있습니다.

그래서 폴리에틸렌은 그 구조식을 반복 단위 (repeating unit) 로 다음과 같이 표현합니다:

이제 다른 고분자들도 폴리에틸렌과 같이 간단하고 편리하게 반복 단위의 화학식으로 표현할 수 있습니다.

아래는 우리가 알고 있는 몇가지 고분자들의 반복 단위로 표현한 화학 구조입니다.


폴리프로필렌 (polypropylene, PP)	폴리(염화 비닐) [poly(vinyl chloride),PVC]	폴리(메틸 메타아크릴레이트) [poly(methyl methacrylate), PMMA]	폴리스타이렌 (polystyrene, PS)

폴리(에틸렌 테레프탈레이트) [poly(ethylene terephthalate), PET]		나일론 66 (nylon 66)