polimerizacija, kemijska reakcija, pri kateri se majhne molekule (monomeri) spajajo v dolge, verigi podobne makromolekule (polimeri, polimerizati). Monomeri so predvsem nenasičeni (z dvojno vezjo) ali neobstojni ciklični ogljikovodiki, nastale makromolekule pa so nitaste, zamrežene ali klobčičaste strukture. Polimerizacijska stopnja določa povprečno število monomerov (1000–10.000) v makromolekuli. Polimeri imajo enako procentualno sestavo kot monomeri, a popolnoma drugačne lastnosti. Pri homopolimerizaciji se spajajo enaki monomeri, pri heteropolimerizaciji (mešana polimerizacija oz. kopolimerizacija) pa različni. Po načinu spajanja in postopku izdelave razlikujemo blokovne, emulzijske, raztopinske, obarjalne, suspenzijske, radikalnoverižne in ionskoverižne polimerizacije. Stereospecifična polimerizacija poteka pri številnih umetnih snoveh, ki se lahko povežejo v strukturno razl. makromolekule: pri njih so stranske verige lahko vezane na eno ali drugo stran glavne verige. Pri tem lahko nastanejo tri vrste izomerov, ki se razlikujejo po prostorski ureditvi: 1. pri izotaktični zgradbi ležijo vsi substituenti v isti ravnini in na isti strani verige. Tako urejene snovi so trdne, goste in odporne proti obrabi; 2. pri sindiotaktični zgradbi se substituenti v pravilnem zaporedju izmenjujejo na obeh straneh glavne verige (npr. PVC); 3. pri ataktični strukturi so substituenti nepravilno porazdeljeni na obeh straneh makromolekule. Takšne snovi so mehke ali tekoče in lepljive. Lastnosti polimerov so odvisne od njihove sestave in strukture. S stereospecifično polimerizacijo v prisotnosti katalizatorjev (kovinske organske spojine, razvila K. Ziegler in G. Natta) dobijo npr. iz dienov polimere z enotno prostorsko ureditvijo (npr. polietilen in polipropilen, nekateri sintetični kavčuki). Polimerizacija je verižna reakcija, ki poteka v treh stopnjah: 1. iniciacija je začetna reakcija, ki jo lahko sprožijo zvišana temperatura ali tlak, vidna ali UV-svetloba ali nekateri kemijski dodatki (polimerizacijski katalizatorji, iniciatorji); 2. pri propagaciji raste polimerna veriga; 3. terminacija je zaključni del reakcije; rast verige se pretrga s trkom dveh verig, trkom ob steno posode, sklenitvijo obroča ali pripajanjem nereaktivne snovi na konec verige (oksidacija). Želeno stopnjo polimerizacije dosežejo z dodajanjem regulatorjev, npr. merkaptana (telomerizacija). S polimerizacijo pridobivajo številne umetne snovi, kemična vlakna, surovine za lake, umetne smole, sintetične kavčuke idr. Podobni reakciji sta poliadicija in polikondenzacija.
Dostopnost