Polimeri anorganici: exemple și aplicații

În natură, există polimeri organici elementari, organici și anorganici. Anorganice includ materialele al căror lanț principal este anorganic, iar ramificațiile laterale nu sunt radicali de hidrocarburi. Elementele grupelor III-VI ale sistemului periodic de elemente chimice sunt cel mai probabil să formeze polimeri de origine anorganică.

clasificare

Polimerii organici și anorganici sunt cercetați în mod activ, noile lor caracteristici sunt determinate, astfel încât o clasificare clară a acestor materiale nu a fost încă elaborată. Cu toate acestea, este posibil să se identifice anumite grupuri de polimeri.

În funcție de structură:

• liniar;
• plat;
• ramificat;
• plasă de polimeri;
• tridimensionale și altele.

În funcție de atomii principali ai lanțului care formează polimerul:

• Tipul homochain (-M-) n - constă dintr-un singur tip de atomi;
• tipul heterociclului (-M-L-) n - constă în diferite tipuri de atomi.

În funcție de origine:

• naturale;
• artificiale.

Pentru includerea în substanțele polimerice anorganice care în stare solidă sunt macromolecule, de asemenea, trebuie să aibă o anumită anizotropie în structura lor spațială și proprietățile corespunzătoare.

Caracteristici principale

Mai frecvente sunt polimeri heterochain, în care există alternanța atomi electropozitive și electronegative, cum ar fi B și N, P și N, Si și O. Ia polimeri anorganici hetero (NP) prin utilizarea reacțiilor de policondensare. Policondensarea oxoanionelor este accelerată într-un mediu acid, iar policondensarea cationilor hidratați este în alcalină. Policondensarea poate fi efectuată atât în ​​soluție cât și în soluție solide în prezența temperaturii înalte.

Mulți dintre polimerii anorganici heterocainici pot fi obținuți numai în condiții de sinteză la temperatură ridicată, de exemplu, direct de la substanțe simple. Formarea de carburi, care sunt corpuri polimerice, are loc când anumite oxizi interacționează cu carbonul și, de asemenea, în prezența temperaturii înalte.

Lanturile de homocuplare lungi (cu un grad de polimerizare n> 100) formează un element carbon și p din grupa VI: sulf, seleniu, telur.

Polimeri anorganici: exemple și aplicații

Specificitatea NP constă în formarea polimerului corpurile cristaline cu o structură regulată tridimensională a macromoleculelor. Prezența unui cadru rigid de legături chimice asigură astfel de compuși cu duritate considerabilă.

Proprietatea specificată permite utilizarea materiale abrazive anorganici polimeri. Utilizarea acestor materiale a găsit cea mai largă aplicație în industrie.

Rezistența chimică și termică excepțională a NP este, de asemenea, o proprietate valoroasă. De exemplu, fibrele de armare realizate din polimeri organici sunt stabili în aer la o temperatură de 150-220 ° C Între timp, fibrele de bor și derivații săi rămân stabili până la o temperatură de 650 ° C. De aceea, polimerii anorganici sunt promițători pentru crearea unor noi materiale stabile din punct de vedere chimic și termic.

Valoarea practică are, de asemenea, NP, care se apropie de proprietățile celor organice și își păstrează proprietățile specifice. Acestea includ fosfații, polifosfazenii, silicații, polimerici oxizi de sulf cu grupuri laterale diferite.

Carbon Polimers

Sarcina: "Dați exemple de polimeri anorganici", - adesea găsiți în manualele de chimie. Este indicat să se realizeze cu menționarea celor mai apreciați derivați NP de carbon. Acestea includ materiale cu caracteristici unice: diamante, grafit și carabină.

Carbina este un polimer liniar creat artificial, slab studiat, cu indicatori de rezistență de neegalat, nu inferior, dar în funcție de mai multe studii și superior față de grafen. Cu toate acestea, carabina este o substanță misterioasă. La urma urmei, nu toți oamenii de știință recunosc existența sa ca material independent.

În exterior seamănă cu o pulbere neagră cristalină metalică. Are proprietăți semiconductoare. Conductivitatea electrică a carabinei este mult mărită de acțiunea luminii. Nu pierde aceste proprietăți chiar și la temperaturi de până la 5000 ° C, ceea ce este mult mai mare decât la alte materiale cu scop similar. Materiale primite în anii `60 ai sec. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin și Yu.P. Kudryavtsev prin oxidarea catalitică a acetilenei. Cel mai dificil lucru a fost să se determine tipul de legături dintre atomii de carbon. Ulterior, substanța a fost obținută numai prin legături duble între atomii de carbon de la Institutul de compuși organometalici Akad. Un nou compus a fost numit polycamulene.

Grafit - în asta materiale polimerice ordonarea este răspândită doar în plan. Straturile sale nu sunt legate prin legături chimice, ci prin interacțiuni intermoleculare slabe, deci conduc căldură și curent și nu transmit lumină. Grafitul și derivații săi sunt polimeri anorganici foarte obișnuiți. Exemple de utilizare a acestora: de la creioane la industria nucleară. Grafitul oxidant, este posibil să se obțină produse de oxidare intermediare.

Diamond - proprietățile sale sunt fundamental diferite. Diamond este un polimer spațial (tridimensional). Toți atomii de carbon sunt legați împreună prin legături covalente puternice. Deoarece acest polimer este extrem de durabil. Diamond nu conduce curent și căldură, are o structură transparentă.

Polimeri de bor

Dacă vi se întreabă despre ce polimeri anorganici vă sunt cunoscuți, nu ezitați să răspundeți - polimeri de bor (-BR-). Aceasta este o clasă destul de largă de NP, folosită pe scară largă în industrie și știință.

Carbură de bor - formula sa arată astfel (B12C3) n. Celula sa elementară este romboedrică. Cadrul este format din doisprezece atomi de bor legați covalent. Și în mijlocul ei - un grup liniar de trei atomi de carbon legați covalent. Ca urmare, se formează o structură foarte puternică.

Borizii - cristalele lor se formează ca și carbura descrisă mai sus. Cel mai rezistent dintre acestea este HfB2, care se topește numai la o temperatură de 3250 ° C. Cea mai mare rezistență chimică este marcată de TaB2 - nu este afectată nici de acizi, nici de amestecuri.

Azotul de bor - adesea se numește talc alb pentru similitudine. Această similitudine este cu adevărat numai externă. Din punct de vedere structural, este similar cu grafitul. Se obține prin încălzirea borului sau a oxidului său într-o atmosferă de amoniac.

borazon

Elbor, borazon, coboritul, kingsongitul, cubonitul sunt polimeri anorganici superhardi. Exemple de aplicare: fabricarea abrazive roți, materiale abrazive, prelucrarea metalelor. Acestea sunt substanțe chimice inerte pe bază de bor. Duritatea este mai aproape de alte materiale decât diamantele. În special, borazon frunze zgârieturi pe diamant, acesta din urmă lasă, de asemenea, zgârieturi pe cristale borazon.

Cu toate acestea, aceste NP au mai multe avantaje față de diamante naturale: ele au o rezistență termică mare (rezistă la temperaturi de până la 2000 ° C, diamantul este degradat la rate în intervalul 700-800 ° C) și o rezistență ridicată la solicitări mecanice (acestea nu sunt fragile). Borazona a fost obținută la o temperatură de 1350 ° C și o presiune de 62.000 de atmosfere de către Robert Wentorf în 1957. Materiale similare realizate de oamenii de știință din Leningrad au fost obținute în 1963.

Polimeri anorganici ai sulfului

Homopolymer - această modificare a sulfului are o moleculă liniară. Substanța nu este stabilă, cu fluctuații de temperatură se descompune în cicluri octaedrice. Se formează în cazul răcirii aspre a topiturii de sulf.

Modificarea polimerică a anhidridei sulfuroase. Foarte similar cu azbestul, are o structură fibroasă.

Polimeri de seleniu

Seleniul gri este un polimer cu macromolecule liniare spirale imbricate în paralel. În lanțuri, atomii de seleniu sunt legați covalent, iar macromoleculele sunt legate prin legături moleculare. Chiar și seleniul topit sau dizolvat nu se descompune în atomi individuali.

Seleniul roșu sau amorf este, de asemenea, un polimer al unui lanț, dar al unei structuri prost comandate. În intervalul de temperatură de 70-90 ° C, se obține proprietăți asemănătoare cauciucului, trecând într-o stare foarte elastică, care seamănă cu polimerii organici.

Carbură de seleniu sau cristal de rock. Un cristal spațial suficient de puternic termic și chimic. Piezoelectric și semiconductori. În condiții artificiale, a fost obținut prin reacție cuarț nisip și cărbune în cuptorul electric la o temperatură de aproximativ 2000 ° C.

Alți polimeri ai seleniului:

• Seleniu monoclinic - mai ordonat decât roșu amorf, dar inferior gri.
• Dioxidul de seleniu sau (SiO2) n - este un polimer de rețea tridimensional.
• Azbestul este un polimer cu structură fibroasă de oxid de seleniu.

Polimeri de fosfor

Există multe modificări ale fosforului: alb, roșu, negru, maro, violet. Roșu - NP este o structură cu granulație fină. Se obține prin încălzirea fosforului alb fără acces la aer la o temperatură de 2500 ° C Fosforul negru a fost obținut de către P. Bridgman în următoarele condiții: o presiune de 200 000 atmosfere la o temperatură de 200 ° C

Clorurile fosforonitride sunt compuși ai fosforului cu azot și clor. Proprietățile acestor substanțe se modifică odată cu creșterea masei. Anume, solubilitatea lor în substanțele organice scade. Când greutatea moleculară a polimerului atinge câteva mii de unități, se formează o substanță din cauciuc. Acesta este singurul cauciuc rezistent la căldură rezistent la căldură. Este distrusă doar la temperaturi de peste 350 ° C.

producție

Polimerii anorganici sunt în cea mai mare parte substanțe cu caracteristici unice. Ele sunt folosite în producție, în construcții, pentru dezvoltarea de materiale inovatoare și chiar revoluționare. Pe măsură ce studiați proprietățile NP-urilor cunoscute și creați altele noi, se extinde domeniul de aplicare al aplicației.