Докато съединенията H2S, H2SO4, C2H5OH, C12H22O11 и други имат общия белег, че молекулната им маса е относително малка, съществуват вещества, на които молекулната маса е от порядъка на 10 000 и много повече. Такива молекули-гиганти се обозначават като макромолекули. Те са изградени от стотици хиляди атоми, свързани помежду си със съответните химични връзки. Съединенията им са известни (в противовес на нискомолекулните) като високомолекулни. Към тях принадлежат белтъците, каучукът, въглехидратите и прочие, и много, по изкуствен начин получавани продукти, както и такива с неорганичен произход - кварц, слюда, азбест и прочие.
Високомолекулните вещества имат доста общи страни - не притежават температура на стапяне, а при сгряване се разлагат, не са летливи, голяма част от тях са малко разтворими или пък дават значително вискозни разтвори. Много от тези вещетва притежават добри механични показатели, еластичност, способност да образуват тънки ципи и прочие. Изразеността на тези свойства зависи от химичната природа и от особеностите на тяхната структура. Голямо влияние оказва молекулното взаиомдействие, което създава определена надмолекулна структура.
Високомолекулните съединения са плод на двата основни процеса - полимеризация и поликондензация. Макромолекулите имат верижен строеж, изграден от мономерни молекули (нискомолекулни съединения).
При полимеризацията определена група атоми се повтаря многократно "n" пъти, която група се отчита като елементарно звено. Връзката между елементарните звена, наричани още мономерни звена, е ковалентна. Например поливинилхлоридът има структурата... CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-..., тоест звеното -CH2-CHCl- многократно се повтаря, можем да напишем в общия случай уравнението NCH2=CHCl→(-CH2-CHCl-)n, която показва, че "n"-мономерни молекули от винилхлорида изграждат макромолекулата на поливинилхлорида - тя се състои от "n" елементарни звена. "n" се обозначава като степен на полимеризацията. Химичната формула на мономера винилхлорид (етиленхлорид) е CH2=CHCl. За да протече полимеризационният процес, трябва безусловно мономерните молекули да съдържат двойна връзка (непределни съединения), като за сметка на тяхното разкъсване се изгражда молекулата на високомолекулното съединения. В зависимост от степента на полимеризацията продуктите биват синтетични смоли (олигомери) с относително малка стойност за "n" и полимери (високополимери) с голяма стойност за "n".
Характерно за поликондензацията е, че при елементарните звена, които могат да бъдат с една и съща или различна химична природа, се отделя странично молекулно съединения H2O, NH3 и прочие. Очевидно в мономерните молекули трябва да съществуват функционалните групи - OH, -NH2 и прочие, за да се отдели H2O или NH3 и прочие. В общия случай може да се напише поликондензационният процес (H-A)+(B-OH)→(-A-B-)+H2O. Тук А и B представляват, в молекулите на изходните вещества, групи с еднаква или различна химична природа. Продуктите от полимеризацията и поликондензацията носят обикновено названието полимери.
От изложеното следва да се заключи, че стехиометричният състав на полимера съответства на този на мономера, когато съществува полимеризация. В случаите на поликондензация той не съотвества, тъй като се отделя нискомолекулен продукт.
Степента на полимеризацията (на поликондензацията) зависи от природата на мономерните молекули, температурата, налягането, катализаторите и очевидно тя определя дължината на веригата, нейния характер и стойността на молекулната маса.
Класификация на полимерите обикновено се практикува по следните показатели:
- Произход. Според него се различават природни (от растителния и животински свят), изкуствени (получени при целесъобразна химична преработка на природни полимери) и синтетични (получени по пътя на синтеза от нискомолекулни съединения). Според метода на синтеза биват полимеризационни и поликондензационни.
- Химичен състав. Те биват: неорганични (в молекулата на полимера не се съдържат въглеродни атоми( - слюда, азбест, пластична сяра и прочие.); елементоорганични - в полимерните молекули се съдържат освен атомите на въглерода, кислорода, водорода, азота, сярата, хлора, още и атомите на титана, силиция, алуминия и прочие, органични - в молекулите на полимера се съдържат преимуществено въглеродни атоми и освен това известен брой хлорни, серни и други атоми.
- Състав на полимерната верига. Могат да бъдат: хомополимери, при които елементарните звена имат една и съща химична природа и съполимери, при които звена имат различна химична природа.
- По структура. Структурата може да бъде линейна, разклонена или пространствено съшита. При това във веригата могат да участват или само въглеродни атоми (карбоверижни), или въглеродни атоми и хетероатоми - силициеви (хетероверижни). При еднакви други условия различните структури регламентират различни отнасяния на полимера.
При линейните структури атомите в макромолекулите са свързани с ковалентни връзки, докато между веригите силите са междумолекулни. Това определя по-висока плътност, повишава температурния интервал на омекване, по-добри механични показатели, по-малка разтворяемост и по-трудна механична обработка.
При наличието на разклонена верига междумолекулното взаимодействие отслабва, което води до понижаване на температурния интервал на омекване, напречните верижни връзки, полимерът е или малко разтворим, но набъбва и омеква в органичния разтворител, или пък е неразтворим и нетопим. - По отношение на нагряването. Едни от полимерните материали при нагряване се размекват и запазват това си състояние значително дълго време. Ако се употреби налягане (преса), може от тях да се приготвят изделия различни по форма. При понижение на температурата полимерната маса затвърдява, като запазва дадената форма. При повторно нагряване тя отново се размеква и може да се формура друга форма и прочие. Това са така наречените термопластични полимери. Те (термопластите) в значително широк температурен интервал могат да бъдат във вискознотечно, високоеластично и твърдо-стъклообразно състояние. Към тях се отнасят много полимери с линейна структура (полиетилен, поливинилхлорид, плексиглас и други).
Друга част полимерни материали при нагряване също смекват, достигат до пластично вискозно състояние и при него може да се формува изделие. Но под действието на топлината, повишеното налягане или странични примеси (втвърдители) протичат химични процеси, които извеждат структурата на полимера от линейна в пространственаносъшита, омрежена триизмерно, при което полимерната маса се втвърдява необратимо. При понижение на температурата този тип полимери остават твърди. Не са топими и са неразтворими. За пример може да се посочи фенолформалхидната смола. Това са така наречените термореактивни полимери (реактопласти).