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| − | {{出典の明記|date=2011年11月}}
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| − | '''高分子化学'''（こうぶんしかがく、[[英語]]：polymer chemistry）は、分子量がおよそ 10,000 を超える無機化合物および有機化合物である[[高分子]]を研究対象とする学問分野である。主に、[[タンパク質]]や[[ポリエチレン]]などの[[ポリマー]]を扱う。
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| − | 高分子化学を大別すると高分子化学は物理化学的研究領域と有機化学的研究領域とに分けることができる。前者は高分子の分子構造を扱う'''高分子構造論'''、高分子固体の熱的性質、力学的性質あるいは電気的性質を扱う'''高分子固体論'''、高分子の希薄あるいは濃厚溶液の物性を扱う'''高分子溶液論'''などから構成される。後者はモノマーから高分子へと成長増大させる手法に関する'''高分子合成論'''と合成論に適用する化学反応を探求する'''高分子反応論'''等から構成される。
| + | '''高分子化学'''（こうぶんしかがく、[[英語]]：polymer chemistry） |
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| − | 高分子は低分子とは異なる特異な物性・反応性を持つため、1つの研究分野として確立している。高分子の特異な機能・物性は主に[[力学]]的・[[熱力学]]的な部分に強く現れるために、固体や溶液の[[粘弾性]]などといった物理化学的な視点からの研究が大きく発展している。また、近年では[[生体高分子]]に関する研究も大きな柱になっている。
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| − | == 歴史 ==
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| − | === 前史 ===
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| − | 自然界における高分子化合物は、おもに有機高分子の生体物質である[[糖鎖]]、[[タンパク質]]、[[核酸]]などとして多種多様なものが見出される。したがって研究対象である[[高分子]]自体は有史以前より人類の営みのなかに存在していた。人類が天然高分子を利用していた歴史は古く、紀元前3000年の[[古代インド]]文明の遺跡より[[綿布]]が見つかっており、[[絹織物]]の歴史は[[新石器時代]]の中国で始まっている。しかしながら、綿や絹が[[セルロース]]や[[フィブロイン]]といった高分子であると知られていたわけではない<ref name=":0">伊勢典夫、東村敏延、今西幸男ほか (1995年), pp.1-3</ref>。また今日では高分子に分類される、[[ニトロセルロース]]や[[ポリスチレン]]は[[19世紀]]に、[[レーヨン]]は[[20世紀]]初頭に発明・発見されているが、学問対象としての高分子化学が確立するのは比較的最近である。
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| − | === 高分子化学の確立 ===
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| − | 「高分子」概念の確立には、[[1920年]]から[[1935年]]の15年間に渡る論争があった<ref name=":0" /><ref name=":1">{{Cite journal|和書|author=三枝武夫|year=2001|title=第2回高分子の幕あけ―Staudinger教授の偉大な業績―|journal=高分子|volume=50|issue=5月|pages=329-331}}</ref>。
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| − | 1920年代の半ば頃まで、高分子化合物である[[天然ゴム]]、[[セルロース]]、[[デンプン]]、タンパク質などは低分子化合物が「副電子価」で会合したり、[[ミセル]]を形成して見かけ上大きな粒子となっているだけだと考えられていた（会合体説）。例えば、「天然ゴムの構造は[[イソプレン]]の環状[[二量体]]が会合した物である」とするC. Harriesの説や<ref name=":0" /><ref name=":1" />、[[1870年]]に植物学者[[カール・ネーゲリ]]が提唱したセルロースのミセル説が受け入れられていた<ref name=":0" />。
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| − | [[1917年]]、[[チューリッヒ工科大学]]の教授だった[[ヘルマン・シュタウディンガー]]は、スイス化学工業協会の講演で「高分子説」をはじめて述べ、それを1920年にドイツ化学会誌に発表した。その主張は上述の天然ゴムなどの物質は通常の有機化合物(低分子化合物)と同じく[[共有結合]]によって構成され、非常に長く繋がったものであるとした。しかしシュタウディンガーが「高分子説」を唱えた当初は確固とした実験事実はなく、高分子説は会合体説を採っていた多くの化学者達から猛烈な反対を受けた<ref name=":1" />。[[1926年]][[9月23日]]、[[デュッセルドルフ]]で行われたシンポジウムで高分子説と会合体説について討論が行われたが、5人の講演者の中で高分子説を支持していたのはシュタウディンガーだけだった<ref name=":1" />。
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| − | 共有結合説の決定的な実験事実は、[[デンプン]]を用いた等重合度反応によって得られた。デンプンを三酢酸デンプンにした後、再びデンプンに誘導またはメチルデンプンとし、幾つかの[[溶媒]]を用いて溶液[[浸透圧]]を測定した。浸透圧から重合度を決定したところ、化学修飾によって重合度はほとんど変化していなかった。会合体説が正しいならば、溶媒や化学修飾の変化で会合状態が変化し、見かけの重合度が変化すると予想される。しかし、実験事実はこの予想に反していた。シュタウディンガーは同様の実験をセルロースやポリ酢酸ビニルなどでも行い、共有結合説を証明した<ref>伊勢典夫、東村敏延、今西幸男ほか (1995年), pp.10-11</ref>。こうして1935年まで続いた論争は、翌1936年にシュタウディンガーがドイツ化学会誌に自身の研究成果を総括した論文を発表した段階で終結したと同編集部に判断された<ref name=":1" />。
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| − | === 発展 ===
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| − | 高分子化学の成果は、[[1940年代]]以降の[[石油化学工業]]の発展とともに、初期は[[ウォーレス・カロザース]]の[[ナイロン66]]（[[1930年]]）など[[合成繊維]]に応用され、今日では服飾品から魚網まで[[天然繊維]]に取って代わるほど利用されるようになった。また、[[カール・ツィーグラー]]と[[ジュリオ・ナッタ]]が開発した[[チーグラー・ナッタ触媒]]（[[1953年]]）で合成される[[ポリプロピレン]]等に代表される[[合成樹脂]]（プラスチック）は、建材、機械部品から日用品の素材として幅広く利用されている。
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| − | 現在では従来より高強度で高収率、或いは特殊な機能を持つ高分子を作るなどの研究が行われている。また、ナノテクノロジーの分野として生体高分子や超分子の性質の解明に関する研究も盛んである。
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| − | == 分野 ==
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| − | ===高分子構造論===
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| − | [[低分子]]の場合と同様に、[[X線回折]]・[[電子線回折]]・[[中性子線回折]]・[[赤外線]]分光・[[ラマン]][[散乱]]・[[NMR]]などの手法を用いて研究されている。
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| − | ===高分子反応論===
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| − | 新規[[重合]]反応のための[[触媒]]の研究なども含まれる。
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| − | == 出典 ==
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| − | === 参考文献 ===
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| − | * {{Cite book|和書|author=伊勢典夫、東村敏延、今西幸男ほか|title=新高分子化学序論|year=1995|month=3|publisher=[[化学同人]]|ISBN=978-4759802580}}
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| − | === 脚注 ===
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| − | <references />
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| − | == 関連項目 ==
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| − | {{ウィキポータルリンク|化学|[[File:Nuvola apps edu science.svg|32px|ウィキポータル 化学]]}}
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| − | * [[ポリマー]]
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| − | * [[プラスチック]]
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| − | * [[合成繊維]]
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| | + | 分子量が1万程度以上の高分子化合物を研究する学問。本格的な高分子化学はセルロースの構造解析，高分子量化合物の確認に端を発しており，後者については，1926年頃からの [[H.シュタウディンガー]]の研究によりその基礎が確立した。高分子の生成，反応，構造，性質，加工などの研究がこの分野に含まれ，[[合成高分子]]化合物とともに生体を構成する高分子物質 (蛋白質，核酸，糖質) の研究も盛んである。 |
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