重複單元

重複單元（repeat unit，repeating unit， mer）是指聚合物中能夠通過重複連接形成完整聚合物鏈（不包括端基）的結構單元。類似於項鍊上的珠子，這些單元沿著聚合物主鏈依次相連，從而構成整個聚合物鏈。

IUPAC definitions

constitutional unit: An atom or group of atoms (with pendant atoms or groups, if any) comprising a part of the essential structure of a macromolecule, an oligomer molecule, a block or a chain.
constitutional repeating unit: The smallest constitutional unit the repetition of which constitutes a regular macromolecule, a regular oligomer molecule, a regular block or a regular chain.

在高分子化學中，重複單元有時也稱為mer 或 mer unit。「Mer」一詞源自希臘語「meros」，意為「部分」。「聚合物」（polymer）一詞的含義由此而來，意為「多個重複單元」。值得注意的是，重複單元不同於單體（monomer），重複單元是聚合物鏈中的重複單元，而單體則是指在聚合反應前能夠獨立存在的分子，或在聚合物降解後重新形成的獨立分子。

概述

最簡單的重複單元之一是聚氯乙烯的重複單元，其化學結構為 -[CH₂-CHCl]_n-，其中的重複單元為 -[CH₂-CHCl]-。在該例子中，重複單元的組成原子與單體氯乙烯（CH₂=CHCl）相同。聚合過程中，單體的C=C雙鍵斷裂，形成C-C單鍵，並通過兩個新形成的鍵連接相鄰的重複單元。

在縮聚物中，重複單元通常含有比其組成單體更少的原子。這是因為縮合聚合過程中會伴隨小分子（如水、甲醇等）的脫除。

下標「n」表示聚合度，即連接在一起的重複單元的數量。重複單元的分子量（M_R）等於該單元內所有原子的原子量總和。聚合物鏈的摩爾質量則等於 nM_R的乘積。除了單分散聚合物外，一般聚合物通常具有分子量分布，這是由於聚合物鏈長度不同所導致的。

在共聚物中，聚合物鏈中可能包含兩種或多種不同類型的重複單元，並可按照交替排列、隨機排列或其他更複雜的方式分布。

其他乙烯基聚合物

聚乙烯的重複單元可以表示為-[CH₂-CH₂]_n-或 -[CH₂]_n-。化學家通常採用-[CH₂-CH₂]-作為重複單元，因為聚乙烯由乙烯單體（CH₂=CH₂）聚合而成。

在乙烯基聚合物中，如果乙烯重複單元（-CH₂-CH₂-）中的一個氫被較大的基團R取代，則會形成更複雜的重複單元。聚丙烯的化學結構為-[CH₂-CH(CH₃)]_n-，其重複單元為 -[CH₂-CH(CH₃)]-，其中 R 基團為甲基（-CH₃）。聚苯乙烯主鏈中取代基R是苯基（C₆H₅），即苯環去掉一個氫後的基團。因此，其結構為-[CH₂-CH(C₆H₅)]_n-，對應的重複單元為-[CH₂-CH(C₆H₅)]-。

縮聚物：重複單元和結構單元

在許多縮聚物中，重複單元通常包含兩個結構單元，分別對應於兩個共聚單體。聚對苯二甲酸乙二酯的重複單元為−CO−C₆​H₄​−CO−O−CH₂​−CH₂​−O−，由對苯二甲酸（HOOC-C₆H₄-COOH）和乙二醇（HO-CH₂-CH₂-OH）的縮合反應生成。反應過程中，乙二醇的-OH基團與對苯二甲酸的-COOH基團反應，脫去水分子後形成酯鍵（-COO-），從而連接形成聚合物鏈。在該聚合物中，可識別出兩個結構單元： -CO-C₆H₄-CO-和-O-CH₂-CH₂-O-。