Det er undertiden muligt, især inden for organisk kemi, at forbinde små molekyler til at danne lange kæder. Udtrykket for de lange kæder er polymer, og processen kaldes polymerisering. Poly- betyder mange, mens -mer betyder enhed. Mange enheder kombineres for at danne en ny, enkelt enhed. Der er to primære metoder, hvormed små kæder kan polymerisere i større kæder - additions- og kondensationspolymerisation.
Kondensationspolymerisering
Kondensationspolymerisation refererer til sammenføjning af mindre molekyler gennem tab af et lille molekyle, såsom vand, til dannelse af et større molekyle. Et af de enkleste eksempler er reaktionen af glycin eller aminoeddikesyre, HOOC-CH2-NH2, til dannelse af dimeren HOOC-CH2-NH-CO-CH2-NH2. Polymerisering kræver mindst et dobbelt eller to enkelt reaktionssteder.
Additionspolymerisering
Styren eller C6H5-CH = CH2 kan danne endda lange kæder via fri radikalpolymerisation. Dette involverer bruddet på dobbeltbindingen, der muliggør tilsætning af et andet styrenmolekyle. Gentagelse tillader tilsætning af et andet og endnu et styrenmolekyle. Processen kan kontrolleres for at begrænse antallet af tilføjelser.
En anden additionspolymerisation involverer karbocationer. Dobbelt- eller tredobbeltbundne forbindelser interagerer med syrer for at danne positivt ladede karbocationer. Disse kan kombineres med yderligere molekyler til dannelse af længerevarende karbocationer, der er i stand til yderligere at gentage processen.