Anorganiese polimere: voorbeelde en toepassings

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

In die natuur is daar organo-element, organiese en anorganiese polimere. Anorganiese materiale sluit materiale in waarvan die hoofketting anorganies is, en die sytakke is nie koolwaterstofradikale nie. Elemente van III-VI-groepe van die periodieke stelsel van chemiese elemente is die meeste geneig tot die vorming van polimere van anorganiese oorsprong.

Klassifikasie

Organiese en anorganiese polimere word aktief bestudeer, hul nuwe eienskappe word bepaal, so 'n duidelike klassifikasie van hierdie materiale is nog nie ontwikkel nie. Sekere groepe polimere kan egter onderskei word.

Afhangende van struktuur:

• lineêr;
• plat;
• vertakt;
• polimeernette;
• driedimensioneel en ander.

Afhangende van die ruggraatatome waaruit die polimeer bestaan:

• homokettingtipe (-M-)n – bestaan uit een soort atome;
• heterochain tipe(-M-L-)n - bestaan uit verskillende tipes atome.

Afhangende van oorsprong:

• natuurlik;
• kunsmatig.

Om stowwe wat makromolekules in die vaste toestand is as anorganiese polimere te klassifiseer, moet hulle ook 'n sekere anisotropie van die ruimtelike struktuur en ooreenstemmende eienskappe hê.

Sleutelkenmerke

Meer algemeen is heterokettingpolimere, waarin afwisseling van elektropositiewe en elektronegatiewe atome plaasvind, byvoorbeeld B en N, P en N, Si en O. Kry heteroketting anorganiese polimere (NP) kan polikondensasiereaksies gebruik. Die polikondensasie van oksoanione word in 'n suur medium versnel, terwyl die polikondensasie van gehidreerde katione in 'n alkaliese medium versnel word. Polikondensasie kan beide in oplossing en in vaste stowwe in die teenwoordigheid van hoë temperatuur uitgevoer word.

Baie heteroketting anorganiese polimere kan slegs verkry word onder toestande van hoë-temperatuur sintese, byvoorbeeld direk vanaf eenvoudige stowwe. Die vorming van karbiede, wat polimeriese liggame is, vind plaas wanneer sekere oksiede met koolstof in wisselwerking tree, asook in die teenwoordigheid van hoë temperatuur.

Lang homokettingkettings (met graad van polimerisasie n>100) vorm koolstof en groep VI p-elemente: swael, selenium, telluur.

Anorganiese polimere: voorbeelde en toepassings

Die spesifisiteit van NP lê in onderwyspolimeriese kristallyne liggame met 'n gereelde driedimensionele struktuur van makromolekules. Die teenwoordigheid van 'n stewige raamwerk van chemiese bindings verskaf sulke verbindings met aansienlike hardheid.

Hierdie eienskap maak dit moontlik om anorganiese polimere as skuurmateriaal te gebruik. Die gebruik van hierdie materiale het die wydste toepassing in die bedryf gevind.

Die uitsonderlike chemiese en termiese weerstand van NP is ook 'n waardevolle eienskap. Byvoorbeeld, versterkende vesels gemaak van organiese polimere is stabiel in lug tot 'n temperatuur van 150-220 ˚C. Intussen bly boorvesel en sy afgeleides stabiel tot 'n temperatuur van 650 ˚С. Dit is hoekom anorganiese polimere belowend is om nuwe chemies en hittebestande materiale te skep.

Praktiese waarde is ook van NP, wat beide in eienskappe naby organies is, en hul spesifieke eienskappe behou. Dit sluit in fosfate, polifosfazene, silikate, polimeriese swaeloksiede met verskeie sygroepe.

Koolstofpolimere

Opdrag: "Gee voorbeelde van anorganiese polimere," wat dikwels in chemie-handboeke gevind word. Dit is raadsaam om dit uit te voer met die vermelding van die mees uitstaande NP - koolstofderivate. Dit sluit immers materiale met unieke eienskappe in: diamante, grafiet en karabyn.

Carbine is 'n kunsmatig geskepte, min bestudeerde lineêre polimeer met onoortreflike sterkte-aanwysers wat nie minderwaardig is nie, maar volgens 'n aantal studies enbeter as grafeen. Karabyn is egter 'n geheimsinnige stof. Na alles, nie alle wetenskaplikes erken die bestaan daarvan as 'n onafhanklike materiaal.

Lyk uiterlik soos 'n metaal-kristallyne swart poeier. Dit het halfgeleier eienskappe. Die elektriese geleidingsvermoë van karbyn neem aansienlik toe onder die werking van lig. Dit verloor nie hierdie eienskappe nie, selfs by temperature tot 5000 ˚С, wat baie hoër is as vir ander materiale vir hierdie doel. Die materiaal is in die 60's deur V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin en Yu. P. Kudryavtsev deur katalitiese oksidasie van asetileen. Die moeilikste ding was om die tipe bindings tussen koolstofatome te bepaal. Daarna is 'n stof met slegs dubbelbindings tussen koolstofatome verkry by die Instituut vir Organo-elementverbindings van die USSR Akademie vir Wetenskappe. Die nuwe verbinding is polikumuleen genoem.

Grafiet - in hierdie materiaal strek polimeerbestelling slegs in die vlak. Sy lae word nie deur chemiese bindings verbind nie, maar deur swak intermolekulêre interaksies, so dit gelei hitte en stroom en dra nie lig deur nie. Grafiet en sy derivate is redelik algemene anorganiese polimere. Voorbeelde van hul gebruik: van potlode tot die kernindustrie. Deur grafiet te oksideer, kan intermediêre oksidasieprodukte verkry word.

Diamant – sy eienskappe verskil fundamenteel. Diamant is 'n ruimtelike (driedimensionele) polimeer. Alle koolstofatome word deur sterk kovalente bindings bymekaar gehou. Omdat hierdie polimeer uiters duursaam is. Diamant gelei nie stroom en hitte nie, het 'n deursigtige struktuur.

boorpolimere

As jy gevra word watter anorganiese polimere jy ken, antwoord gerus - boorpolimere (-BR-). Dit is 'n redelik uitgebreide klas NP's, wat wyd in die industrie en wetenskap gebruik word.

Boorkarbied - sy formule lyk meer korrek soos hierdie (B12C3) n. Sy eenheidsel is ruitvormige. Die raamwerk word gevorm deur twaalf kovalent-gebonde booratome. En in die middel daarvan is 'n lineêre groep van drie kovalent-gebonde koolstofatome. Die resultaat is 'n baie sterk struktuur.

Borides - hul kristalle word soortgelyk aan die bogenoemde karbied gevorm. Die mees stabiele hiervan is HfB2, wat net by 3250°C smelt. TaB2 is bekend vir die hoogste chemiese weerstand - nie sure of hul mengsels werk daarop in nie.

Boornitried – dikwels na verwys as wit talk vir sy ooreenkoms. Hierdie ooreenkoms is eintlik net oppervlakkig. Struktureel is dit soortgelyk aan grafiet. Kry dit deur boor of sy oksied in 'n ammoniakatmosfeer te verhit.

Borazon

Elbor, borasoon, siboriet, kingsongiet, kuboniet is superharde anorganiese polimere. Voorbeelde van hul toepassing: die vervaardiging van slypwiele, skuurmateriaal, metaalverwerking. Dit is chemies inerte stowwe gebaseer op boor. Hardheid is nader as ander materiale aan diamante. Veral borason laat skrape op diamant, laasgenoemde laat ook skrape op borason kristalle.

Hierdie ND het egter verskeie voordele bo natuurlike diamante: hulle het 'n groterhittebestandheid (weerstaan temperature tot 2000 ° C, diamant word vernietig teen tempo's in die reeks van 700-800 ° C) en hoë weerstand teen meganiese spanning (hulle is nie so broos nie). Borazon is in 1957 deur Robert Wentorf teen 'n temperatuur van 1350 °C en 'n druk van 62 000 atmosfeer verkry. Soortgelyke materiaal is in 1963 deur Leningrad-wetenskaplikes verkry.

Anorganiese swaelpolimere

Homopolimeer - hierdie modifikasie van swael het 'n lineêre molekule. Die stof is nie stabiel nie, met temperatuurskommelings breek dit op in oktaëdriese siklusse. Dit word gevorm in die geval van 'n skerp afkoeling van die swaelsmelt.

Polimeermodifikasie van swaeldioksied. Baie soortgelyk aan asbes, het 'n veselagtige struktuur.

Seleniumpolimere

Grys selenium is 'n polimeer met helikale lineêre makromolekules wat in parallel geneste is. In kettings is seleniumatome kovalent gebind, terwyl makromolekules deur molekulêre bindings verbind word. Selfs gesmelte of opgeloste selenium breek nie in individuele atome af nie.

Rooi of amorfe selenium is ook 'n polimeer van 'n ketting, maar met 'n effens geordende struktuur. In die temperatuurreeks van 70-90 ˚С verkry dit rubberagtige eienskappe, wat in 'n hoogs elastiese toestand verander, wat soos organiese polimere lyk.

Seleniumkarbied, of rotskristal. Termies en chemies stabiel, voldoende sterk ruimtelike kristal. Piëso-elektriese en halfgeleier. Onder kunsmatige toestande is dit verkry deur kwartssand en steenkool in 'n elektriese oond teen 'n temperatuur van ongeveer 2000 ° C te laat reageer.

Ander seleniumpolimere:

• Monoclinicselenium - meer georden as amorfe rooi, maar minderwaardig aan grys.
• Seleniumdioksied, of (SiO2)n, is 'n driedimensionele netwerkpolimeer.
• Asbest is 'n polimeer van seleniumoksied met 'n veselstruktuur.

Fosforpolimere

Daar is baie modifikasies van fosfor: wit, rooi, swart, bruin, pers. Rooi - NP fyn-kristallyne struktuur. Dit word verkry deur wit fosfor sonder lug te verhit tot 'n temperatuur van 2500 ˚С. Swart fosfor is verkry deur P. Bridgman onder die volgende toestande: druk 200 000 atmosfeer by 'n temperatuur van 200 °C.

Fosfornitriedchloriede is verbindings van fosfor met stikstof en chloor. Die eienskappe van hierdie stowwe verander met toenemende massa. Hulle oplosbaarheid in organiese stowwe neem naamlik af. Wanneer die molekulêre gewig van die polimeer 'n paar duisend eenhede bereik, word 'n rubberagtige stof gevorm. Dit is die enigste voldoende hittebestande koolstofvrye rubber. Dit breek net af by temperature bo 350 °C.

Gevolgtrekking

Anorganiese polimere is meestal stowwe met unieke eienskappe. Hulle word gebruik in produksie, in konstruksie, vir die ontwikkeling van innoverende en selfs revolusionêre materiale. Soos die eienskappe van bekende NP's bestudeer word en nuwes geskep word, brei die omvang van hul toepassing uit.