Noen ganger er det mulig, særlig innen organisk kjemi, å knytte små molekyler sammen for å danne lange kjeder. Begrepet for de lange kjedene er polymer, og prosessen kalles polymerisering. Poly- betyr mange, mens -mer betyr enhet. Mange enheter kombineres for å danne en ny, enhet. Det er to primære metoder som små kjeder kan polymerisere til større kjeder - tilsetning og kondenspolymerisering.
Kondensasjonspolymerisering
Kondensasjonspolymerisering refererer til sammenføyning av mindre molekyler gjennom tap av et lite molekyl, for eksempel vann, for å danne et større molekyl. Et av de enkleste eksemplene er reaksjonen av glycin, eller aminoeddiksyre, HOOC-CH2-NH2, for å danne dimeren HOOC-CH2-NH-CO-CH2-NH2. Polymerisering krever minst ett dobbelt eller to enkelt reaksjonssteder.
Tilleggspolymerisering
Styren, eller C6H5-CH = CH2, kan danne til og med lange kjeder via fri radikalpolymerisering. Dette innebærer brudd på dobbeltbindingen som tillater tilsetning av et annet styrenmolekyl. Gjentakelse tillater tilsetning av et annet, og enda et, styrenmolekyl. Prosessen kan kontrolleres for å begrense antall tillegg.
En annen tilleggspolymerisering involverer karbokasjoner. Dobbelt- eller trippelbundne forbindelser samhandler med syrer for å danne positivt ladede karbokasjoner. Disse kan kombineres med flere molekyler for å danne lengre karbokasjoner som er i stand til å gjenta prosessen ytterligere.