Le catene polimeriche sono grandi molecole, o macromolecole, costituite da molti monomeri che sono uniti tra loro. Un monomero è una singola unità di una molecola, ad esempio amminoacidi e nucleotidi. Mono significa uno e poly significa molti, il che significa che ci sono molti monomeri in una catena. Per creare una catena polimerica, o polimero, i monomeri che sono uniti tra loro possono essere identici o simili.
Quando il termine poli viene utilizzato per descrivere una catena polimerica, si fa riferimento a un numero molto elevato di monomeri. Ci possono essere migliaia o addirittura milioni di monomeri in un singolo polimero. Non tutte le molecole possono legarsi insieme per formare catene. L’acqua è un esempio di un monomero che non si lega insieme per formare una catena, anche quando ci sono molte molecole d’acqua.
Numerose caratteristiche diverse di una catena polimerica determinano il comportamento del polimero come molecola e anche il modo in cui interagisce con altre molecole. La prima caratteristica utilizzata per raggruppare le catene è il tipo di monomeri che formano la struttura portante del polimero. Se una catena polimerica è composta da un solo tipo di monomero ripetitivo, viene definita omopolimero e se contiene subunità diverse, viene chiamata copolimero. Il nome di ciascuna catena è spesso derivato dalla spina dorsale del monomero, ad esempio il DNA è un polinucleotide.
Quando i polimeri si formano, possono avere uno scheletro lineare o uno scheletro ramificato. Le catene lineari hanno la struttura più semplice, in quanto sono costituite solo da una lunga catena di monomeri uniti tra loro senza ramificazioni. Un polimero ad anello è un tipo speciale di polimero lineare, in cui la spina dorsale non ha rami ma forma un anello invece di avere un inizio e una fine distinti. Le catene ramificate hanno una spina dorsale con catene laterali che si diramano da essa. Questi tipi di catene polimeriche possono essere piuttosto complessi e includere strutture come ladder, dendron e polimeri a stella.
La lunghezza della spina dorsale è una caratteristica integrale che determina le proprietà fisiche di una catena polimerica. La lunghezza, o numero di monomeri, influenza una serie di diverse proprietà fisiche del polimero. All’aumentare della lunghezza della catena, aumentano le temperature di fusione e di ebollizione, la viscosità aumenta e la mobilità diminuisce. C’è anche una maggiore probabilità di interazioni all’interno delle molecole della catena man mano che aumenta di lunghezza. Questi cambiamenti si traducono in una catena più forte, meno soggetta a deformazioni o rotture e più in grado di mantenere la sua posizione.
Le diverse caratteristiche e proprietà fisiche delle catene polimeriche sono ciò che le ha rese così interessanti, in particolare per usi industriali. Ci sono molti esempi comuni di catene polimeriche sia naturali che prodotte industrialmente. I polimeri naturali includono DNA e RNA, seta, amido, cellulosa e gomma. I comuni polimeri prodotti industrialmente includono poliestere, nylon e i molti tipi di plastica esistenti