Uorganiske polymerer: eksempler og anvendelser

I naturen er der element-organiske, organiske og uorganiske polymerer. Uorganiske indbefatter materialer hvis hovedkæde er uorganisk, og laterale grene er ikke carbonhydridradikaler. Elementerne i gruppe III-VI i det periodiske system af kemiske elementer er mest sandsynlige at danne polymerer af uorganisk oprindelse.

klassifikation

Organiske og uorganiske polymerer studeres aktivt, deres nye egenskaber bestemmes, så en klar klassificering af disse materialer er endnu ikke blevet udarbejdet. Det er imidlertid muligt at identificere bestemte grupper af polymerer.

Afhængigt af strukturen:

• lineær;
• flad;
• forgrenet;
• Polymernet;
• Tredimensionelle og andre.

Afhængig af hovedkædens atomer danner polymeren:

• Homochain type (-M-) n - består af en slags atomer;
• Heterochain type (-ML-) n - består af forskellige typer af atomer.

Afhængigt af oprindelsen:

• naturlig;
• kunstig.

For at klassificere som uorganiske polymerer stoffer, der er makromolekyler i fast tilstand, har de også brug for en bestemt anisotropi af den rumlige struktur og de tilsvarende egenskaber.

Hovedfunktioner

Mere almindelige er heterochainpolymerer, hvori elektropositive og elektronegative atomer alternerer, for eksempel B og N, P og N, Si og O. De uorganiske polymerer af heterochain (NP) kan opnås ved polykondensationsreaktioner. Polykondensation af oxoanioner accelereres i et surt medium, og polykondensationen af hydratiserede kationer er i alkalisk tilstand. Polykondensation kan udføres både i opløsning og i faste stoffer i nærvær af høj temperatur.

Mange af de uorganiske polymerer af heterochain kan kun opnås under betingelser med høj temperatursyntese, fx direkte fra simple stoffer. Dannelsen af carbider, som er polymere legemer, opstår, når visse oxider interagerer med carbon, og også i nærværelse af høj temperatur.

Lange homochainkæder (med en grad af polymerisering n> 100) danner en carbon og p-elementer i gruppe VI: svovl, selen, tellur.

Uorganiske polymerer: eksempler og anvendelser

Specificitet af NP ligger i dannelsen af polymere krystallinske legemer med en regelmæssig tredimensionel struktur af makromolekyler. Tilstedeværelsen af en stiv ramme af kemiske bindinger tilvejebringer sådanne forbindelser med betydelig hårdhed.

Denne egenskab tillader anvendelse af uorganiske polymerer som slibemidler. Brugen af disse materialer har fundet den bredeste anvendelse i branchen.

Den ekstraordinære kemiske og termiske modstand af NP er også en værdifuld ejendom. For eksempel er forstærkningsfibre fremstillet af organiske polymerer stabile i luft til en temperatur på 150-220 ° C. I mellemtiden forbliver borefiber og dets derivater stabile op til en temperatur på 650 ° C. Derfor loves uorganiske polymerer at skabe nye kemiske og termisk stabile materialer.

Praktisk betydning har også NP, som begge er tilnærmende egenskaber til organiske, og bevarer deres specifikke egenskaber. Sådanne indbefatter phosphater, polyphosphazener, silicater, polymere oxider af svovl med forskellige sidegrupper.

Polymerer af kulstof

Opgave: "Giv eksempler på uorganiske polymerer", - findes ofte i lærebøger om kemi. Det er hensigtsmæssigt at udføre det med omtale af de mest fremragende NP-derivater af kulstof. Dette omfatter materialer med unikke egenskaber: diamanter, grafit og karbin.

Carbine er en kunstigt skabt, dårligt studeret lineær polymer med uovertruffen styrkeindikatorer, ikke ringere, men ifølge en række undersøgelser og bedre end grafen. Carbinen er dog et mystisk stof. Trods alt anerkender ikke alle videnskabsmænd sin eksistens som et selvstændigt materiale.

Yderst ser det ud som et metalkrystallinsk sortpulver. Har halvlederegenskaber. Den elektriske ledningsevne af karbinen forøges kraftigt ved lysets virkning. Det mister ikke disse egenskaber selv ved temperaturer op til 5000 ° C, hvilket er meget højere end for andre materialer med tilsvarende formål. Modtaget materiale i 60'erne V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin og Yu.P. Kudryavtsev ved katalytisk oxidation af acetylen. Det sværeste var at bestemme den slags bindinger mellem carbonatomer. Derefter blev et stof kun opnået med dobbeltbindinger mellem carbonatomer ved Institute of Organoelement Compounds fra USSR Academy of Sciences. Den nye forbindelse blev kaldt polycamulen.

Grafit - i dette materiale forplantes polymerbestilling kun i flyet. Dens lag er forbundet ikke med kemiske bindinger, men ved svage intermolekylære interaktioner, så den udfører varme og strøm og overfører ikke lys. Grafit og dets derivater er ret almindelige uorganiske polymerer. Eksempler på deres anvendelse: fra blyanter til atomindustrien. Oxiderende grafit, det er muligt at opnå mellemliggende oxidationsprodukter.

Diamond - dens egenskaber er fundamentalt forskellige. Diamant er en rumlig (tredimensionel) polymer. Alle carbonatomer fastgøres sammen af stærke kovalente bindinger. Fordi denne polymer er ekstremt holdbar. Diamond fører ikke strøm og varme, den har en gennemsigtig struktur.

Borpolymerer

Hvis du bliver spurgt om hvilke uorganiske polymerer der er kendt for dig, er du velkommen til at svare - borpolymerer (-BR-). Dette er en temmelig omfattende klasse af NP, meget udbredt inden for industri og videnskab.

Borcarbid - dens formel ser mere korrekt ud (B12C3) n. Dens elementære celle er rhombohedral. Rammen er dannet af tolv kovalent bundne boratomer. Og midt i den - en lineær gruppe af tre kovalent bundne carbonatomer. Som følge heraf dannes en meget stærk struktur.

Borider - deres krystaller er dannet som det ovenfor beskrevne carbid. Den mest modstandsdygtige af disse er HfB2, som kun smelter ved en temperatur på 3250 ° C. Den største kemiske resistens er markeret af TaB2 - den påvirkes ikke af enten syrer eller deres blandinger.

Bornitrid - det kaldes ofte hvid talk for lighed. Denne lighed er virkelig kun ekstern. Strukturelt ligner det grafit. Det opnås ved opvarmning af bor eller dets oxid i en ammoniakatmosfære.

borazon

Elbor, borazon, cyborit, kingsongit, cubonit er superharde uorganiske polymerer. Eksempler på deres anvendelse: fremstilling af slibeskiver, slibemidler, metalforarbejdning. Disse er kemisk inerte stoffer baseret på bor. Hårdhed er tættere på andre materialer end diamanter. Borazon blokerer især ridser på diamanten, sidstnævnte efterlader også ridser på borazonkrystaller.

Imidlertid har disse NP'er flere fordele i forhold til naturlige diamanter: De har en høj termisk stabilitet (modstå temperaturer op til 2000 ° C, diamanten bryder også ned ved 700-800 ° C) og høj modstandsdygtighed over for mekanisk belastning (de er ikke så skrøbelige). Borazon blev opnået ved en temperatur på 1350 ° C og et tryk på 62.000 atmosfærer af Robert Wentorf i 1957. Lignende materialer fra Leningrad-forskere blev opnået i 1963.

Uorganiske polymerer af svovl

Homopolymer - denne modifikation af svovl har et lineært molekyle. Stoffet er ikke stabilt, når temperaturen svinger, nedbrydes det til oktaediske cyklusser. Den dannes i tilfælde af en skarp afkøling af svovlsmelten.

Polymer modifikation af svovlsyreanhydrid. Meget ligner asbest, den har en fibrøs struktur.

Polymerer af selen

Grå selen er en polymer med spiral lineære makromolekyler indlejret parallelt. I kæder er selenatomer bundet kovalent, og makromolekyler bindes af molekylære bindinger. Selv smeltet eller opløst selen bryder ikke op i individuelle atomer.

Rødt eller amorft selen er også en polymer af en kæde, men af en lidt bestilt struktur. I temperaturområdet 70-90 ° C erhverves det gummilignende egenskaber, der passerer ind i en høj elastisk tilstand, som ligner organiske polymerer.

Selencarbid eller stenkrystal. En termisk og kemisk stabil, tilstrækkelig stærk rumlig krystal. Piezoelektriske og halvleder. Under kunstige betingelser blev den opnået ved omsætning af kvartssand og kul i en elektrisk ovn ved en temperatur på ca. 2000 ° C.

Andre polymerer af selen:

• Monoklinisk selen - mere beordret end amorft rødt, men ringere end grå.
• Sildioxid, eller (SiO2) n - er en tredimensionel netværkspolymer.
• Asbest er en polymer af selenoxidfibrøs struktur.

Polymerer af fosfor

Der er mange modifikationer af fosfor: hvid, rød, sort, brun, lilla. Rød-NP småkrystallinsk struktur. Det opnås ved opvarmning af hvidt fosfor uden luftadgang ved en temperatur på 2500 ° C. Sort fosfor blev opnået af P. Bridgman under de følgende betingelser: et tryk på 200.000 atmosfærer ved en temperatur på 200 ° C.

Fosforchloridchlorider er phosphorforbindelser med nitrogen og chlor. Egenskaberne af disse stoffer ændres med stigende masse. Navnlig reduceres deres opløselighed i organiske stoffer. Når molekylvægten af polymeren når adskillige tusinde enheder, dannes der en gummiagtig substans. Dette er den eneste tilstrækkeligt varmebestandige, carbonfrit gummi. Det er kun ødelagt ved temperaturer over 350 ° C.

konklusion

Uorganiske polymerer er for det meste stoffer med unikke egenskaber. De bruges til produktion, under opførelse, til udvikling af innovative og endda revolutionerende materialer. Da ejendommene af kendte NP'er studeres og nye oprettes, udvides anvendelsesområdet for deres applikation.