Anorganski polimeri: primeri in aplikacije

V naravi obstajajo elementi-organski, organski in anorganski polimeri. Anorganski vključujejo materiale, katerih glavna veriga je anorganska in stranske veje niso ogljikovodični radikali. Elementi skupin III-VI periodičnega sistema kemijskih elementov najverjetneje tvorijo polimere anorganskega izvora.

Razvrstitev

Aktivno raziskovamo organske in anorganske polimere, njihove nove lastnosti so določene, zato jasna razvrstitev teh materialov še ni bila izdelana. Vendar pa je mogoče določiti določene skupine polimerov.

Glede na strukturo:

• linearno;
• ravno;
• razvejani;
• polimerna mreža;
• tridimenzionalni in drugi.

Glede na glavne verige, ki tvorijo polimer:

• Homochain tipa (-M-) n - je sestavljen iz ene vrste atomov;
• heterochain type (-M-L-) n - sestavljajo različne vrste atomov.

Glede na izvor:

• naravni;
• umetno.

Za klasifikacijo anorganskih polimerov snovi, ki so makromolekule v trdnem stanju, morajo imeti tudi definitivno anizotropijo prostorske strukture in ustrezne lastnosti.

Glavne značilnosti

Bolj pogosti so heterochain polimeri, pri katerih obstaja menjavanje elektropozitivnega in elektro-atomi, kot sta B in N, P in N, Si in O. priti hetero anorganskih polimerov (NP) z uporabo polikondenzacijo reakcije. Polikondenzacije oksoanionami pospešeno v kislem okolju, ter s polikondenzacijo hidrirani katione - v alkalno. Polikondenzacijo lahko izvedemo tako v raztopini kot v trdne snovi v prisotnosti visoke temperature.

Mnoge heterohinove anorganske polimere lahko dobimo samo v razmerah sinteze pri visoki temperaturi, na primer neposredno iz preprostih snovi. Tvorba karbidov, ki so polimerna telesa, se pojavlja, ko nekateri oksidi sodelujejo z ogljikom, pa tudi v prisotnosti visoke temperature.

Dolge homocukcijske verige (s stopnjo polimerizacije n> 100) tvorijo ogljik in p-elemente iz skupine VI: žveplo, selen, telurij.

Anorganski polimeri: primeri in aplikacije

Specifičnost NP leži v nastanku polimerov kristalna telesa z redno tridimenzionalno strukturo makromolekul. Prisotnost togega ogrodja kemičnih vezi zagotavlja takšne spojine z veliko trdoto.

Navedena lastnost omogoča uporabo abrazivni materiali anorganskih polimerov. Uporaba teh materialov je našla najširšo uporabo v industriji.

Izjemna kemična in toplotna odpornost NP je tudi dragocena lastnost. Na primer, ojačanje vlaken, narejenih iz organskih polimerov, so stabilne na zraku do temperature 150-220 ° C Medtem pa vlakna bora in njeni derivati ​​ostanejo stabilni do temperature 650 ° C Zato so anorganski polimeri obetavni za ustvarjanje novih kemično in termično stabilnih materialov.

Praktična vrednost ima tudi NP, ki oba prilagaja lastnosti organskim in ohranja njihove specifične lastnosti. Mednje spadajo fosfati, polifosfazeni, silikati, polimerni žveplovi oksidi z različnimi stranskimi skupinami.

Ogljikovi polimeri

Naloga: "Navedite primere anorganskih polimerov", - pogosto najdemo v učbenikih o kemiji. Primerno je, da to izvedemo z navedbo najznačilnejših NP-derivatov ogljika. To vključuje materiale z edinstvenimi značilnostmi: diamanti, grafit in karbini.

Karbina je umetno ustvarjen, slabo raziskan linearni polimer z neprekosljivimi indikatorji moči, ki ni nižji, vendar glede na številne študije in boljši od grafena. Vendar je karbina skrivnostna snov. Navsezadnje vsi znanstveniki ne prepoznajo svojega obstoja kot neodvisnega gradiva.

Zunaj izgleda kot kovinski kristalni črni prah. Ima polprevodniške lastnosti. Električna prevodnost karbina se močno poveča z delovanjem svetlobe. Te lastnosti ne izgubijo niti pri temperaturah do 5000 ° C, kar je veliko večje kot pri drugih materialih podobnega namena. Prejeto gradivo v 60. V. V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin in Yu.P. Kudryavtsev s katalitsko oksidacijo acetilena. Najtežja stvar je bila določitev vrste vezi med atomi ogljika. Nato je bila snov dobi samo dvojno vez med atomoma ogljika, na inštitutu za organokovinske spojine Akad. Nova spojina se je imenovala polikamulen.

Grafit - v tem polimerni material naročanje se širi le v ravnini. Njegove plasti niso povezane s kemičnimi vezmi, ampak s šibkimi intermolekularnimi interakcijami, zato izvaja toploto in tok ter ne prenaša svetlobe. Grafit in njegovi derivati ​​so precej pogosti anorganski polimeri. Primeri njihove uporabe: od svinčnikov do jedrske industrije. Oksidirajoči grafit, je mogoče dobiti vmesne oksidacijske produkte.

Diamond - njegove lastnosti so bistveno drugačne. Diamond je prostorski (tridimenzionalni) polimer. Vsi atomi ogljika so povezani z močnimi kovalentnimi vezmi. Ker je ta polimer zelo trpežen. Diamant ne izvaja toka in toplote, ima prozorno strukturo.

Borni polimeri

Če vas vprašamo o tem, katere znane anorganske polimere poznate, se obrnite na - borne polimere (-BR-). To je precej obsežen razred NP, ki se pogosto uporablja v industriji in znanosti.

Borski karbid - njegova formula je takšna (B12C3) n. Njegova osnovna celica je romboedijska. Okvir tvori dvanajst kovalentno vezanih atomov borov. In sredi tega - linearna skupina treh kovalentno vezanih ogljikovih atomov. Zato se oblikuje zelo močna struktura.

Boride - njihovi kristali so tvorjeni kot zgoraj opisani karbid. Med njimi je najbolj odporen HfB2, ki se topi le pri temperaturi 3250 ° C Največjo kemično odpornost označuje TaB2 - ne vpliva na kisline ali njihove zmesi.

Boron nitrid - pogosto se imenuje beli smukec za podobnost. Ta podobnost je resnično samo zunanja. Strukturno je podoben grafitu. Dobimo jo s segrevanjem borov ali njegovega oksida v atmosferi amoniaka.

Borazon

Elbor, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite so superkrmni anorganski polimeri. Primeri njihove uporabe: izdelava brusne plošče, abrazivni materiali, obdelava kovin. To so kemično inertne snovi na osnovi bor. Trdota je bližje drugim materialom kot diamanti. Zlasti borazon pušča praske na diamantu, slednji pa tudi opraska na borazonskih kristalih.

Vendar pa ti NP imajo več prednosti pred naravnimi diamanti: imajo veliko toplotno upornost (prenese temperature do 2000 ° C, je diamant degradirana po stopnjah v območju 700-800 ° C) in visoka odpornost na mehanske obremenitve (niso krhki). Borazon smo pridobili pri temperaturi 1350 ° C in pritisku 62.000 atmosfer, ki ga je opravil Robert Wentorf leta 1957. Podobni materiali znanstvenikov Leningrada so bili pridobljeni leta 1963.

Anorganski polimeri žvepla

Homopolimer - ta modifikacija žvepla ima linearno molekulo. Snov ni stabilna, s temperaturnimi nihanji pa se razgrajuje v oktaedrične cikle. Nastane je v primeru ostrih hlajenja taline žvepla.

Polimerna modifikacija žveplovega anhidrida. Zelo podoben azbestu ima vlaknasto strukturo.

Polimeri selena

Grelni selen je polimer s spiralno linearnimi makromolekuli, ki so vzporedni. V verigah so atomi selena kovalentno vezani, makromolekule pa so vezane z molekularnimi vezmi. Celo raztopljeni ali raztopljeni selen se ne razgradi v posamezne atome.

Rdeči ali amorfni selen je tudi polimer verige, vendar slabe urejene strukture. V temperaturnem intervalu 70-90 = C pridobi gumijaste lastnosti, ki poteka v gume elastičnosti kot spominja organskih polimerov.

Selenov karbid ali kamnit kristal. Termično in kemično stabilen, dovolj močan prostorski kristal. Piezoelektrični in polprevodniški. V umetnih pogojih je bila pridobljena z reakcijo kremenov pesek in premoga v električni peči pri temperaturi okoli 2000 ° C.

Drugi polimeri selena:

• Monoklinični selen - bolj naročen od amorfnega rdečega, vendar manj kot siv.
• Selenov dioksid ali (SiO2) n - je tridimenzionalni omrežni polimer.
• Azbest je polimer vlaknaste strukture selenovega oksida.

Polimeri fosforja

Obstaja veliko modifikacij fosforja: bela, rdeča, črna, rjava, vijolična. Red - NP je drobnozrnata struktura. Dobimo jo s segrevanjem belega fosforja brez dostopa zraka pri temperaturi 2500 ° C. Črni fosfor je dobil P. Bridgman pod naslednjimi pogoji: tlak 200.000 atmosfere pri temperaturi 200 ° C

Fosforonitridni kloridi so spojine fosforja z dušikom in klorom. Lastnosti teh snovi se spreminjajo z naraščajočo maso. Namreč, njihova topnost v organskih snoveh se zmanjša. Ko molekulska masa polimera doseže več tisoč enot, se tvori gumijasta snov. To je edina zadostno toplotno odporna guma brez ogljika. Uniči se le pri temperaturah nad 350 ° C.

Zaključek

Anorganski polimeri so večinoma snovi z edinstvenimi lastnostmi. Uporabljajo se v proizvodnji, v gradbeništvu, za razvoj inovativnih in celo revolucionarnih materialov. Ko proučujete lastnosti znanih NP-jev in ustvarjate nove, se razširja obseg njihove uporabe.