Uorganiske polymerer: eksempler og bruksområder

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

I naturen er det organoelement, organiske og uorganiske polymerer. Uorganiske materialer inkluderer materialer hvis hovedkjede er uorganisk, og sidegrenene er ikke hydrokarbonradikaler. Elementer av III-VI-grupper i det periodiske systemet av kjemiske elementer er mest utsatt for dannelse av polymerer av uorganisk opprinnelse.

klassifisering

Organiske og uorganiske polymerer blir aktivt studert, deres nye egenskaper blir bestemt, så en klar klassifisering av disse materialene er ennå ikke utviklet. Imidlertid kan visse grupper av polymerer skilles fra hverandre.

Avhengig av struktur:

• lineær;
• flat;
• forgrenet;
• polymernett;
• tredimensjonal og andre.

Avhengig av ryggradsatomene som utgjør polymeren:

• homokjedetype (-M-)n – består av én type atomer;
• heterokjedetype(-M-L-)n - består av forskjellige typer atomer.

Avhengig av opprinnelse:

• natural;
• kunstig.

For å klassifisere stoffer som er makromolekyler i fast tilstand som uorganiske polymerer, må de også ha en viss anisotropi av romstrukturen og tilsvarende egenskaper.

Nøkkelfunksjoner

Mer vanlig er heterokjedepolymerer, der veksling av elektropositive og elektronegative atomer forekommer, for eksempel B og N, P og N, Si og O. Få heterokjede uorganiske polymerer (NP) kan bruke polykondensasjonsreaksjoner. Polykondensasjonen av oksoanioner akselereres i et surt medium, mens polykondensasjonen av hydratiserte kationer akselereres i et alkalisk medium. Polykondensasjon kan utføres både i løsning og i faste stoffer i nærvær av høy temperatur.

Mange uorganiske polymerer med heterokjede kan kun oppnås under betingelser med høytemperatursyntese, for eksempel direkte fra enkle stoffer. Dannelsen av karbider, som er polymere legemer, skjer når visse oksider interagerer med karbon, så vel som i nærvær av høy temperatur.

Lange homokjeder (med polymerisasjonsgrad n>100) danner karbon og gruppe VI p-elementer: svovel, selen, tellur.

Uorganiske polymerer: eksempler og bruksområder

Spesifisiteten til NP ligger i utdanningpolymere krystallinske legemer med en vanlig tredimensjonal struktur av makromolekyler. Tilstedeværelsen av et stivt rammeverk av kjemiske bindinger gir slike forbindelser betydelig hardhet.

Denne egenskapen gjør det mulig å bruke uorganiske polymerer som slipende materialer. Bruken av disse materialene har funnet den bredeste anvendelsen i bransjen.

Den eksepsjonelle kjemiske og termiske motstanden til NP er også en verdifull egenskap. For eksempel er forsterkende fibre laget av organiske polymerer stabile i luft opp til en temperatur på 150-220 ˚C. I mellomtiden forblir borfiber og dets derivater stabile opp til en temperatur på 650 ˚С. Det er derfor uorganiske polymerer er lovende for å skape nye kjemisk og varmebestandige materialer.

Praktisk verdi er også av NP, som både er nær organiske egenskaper og beholder sine spesifikke egenskaper. Disse inkluderer fosfater, polyfosfazener, silikater, polymere svoveloksider med forskjellige sidegrupper.

Karbonpolymerer

Oppgave: «Gi eksempler på uorganiske polymerer», som ofte finnes i lærebøker i kjemi. Det anbefales å utføre det med omtale av de mest fremragende NP - karbonderivatene. Dette inkluderer tross alt materialer med unike egenskaper: diamanter, grafitt og karabin.

Carbine er en kunstig skapt, lite studert lineær polymer med uovertruffen styrkeindikatorer som ikke er dårligere, men ifølge en rekke studier ogoverlegen grafen. Imidlertid er karabin et mystisk stoff. Det er tross alt ikke alle forskere som anerkjenner dets eksistens som et uavhengig materiale.

Utover ser det ut som et metallkrystallinsk svart pulver. Den har halvlederegenskaper. Den elektriske ledningsevnen til karbyn øker betydelig under påvirkning av lys. Det mister ikke disse egenskapene selv ved temperaturer opp til 5000 ˚С, noe som er mye høyere enn for andre materialer med dette formålet. Materialet ble mottatt på 60-tallet av V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin og Yu. P. Kudryavtsev ved katalytisk oksidasjon av acetylen. Det vanskeligste var å bestemme typen bindinger mellom karbonatomer. Deretter ble et stoff med bare dobbeltbindinger mellom karbonatomer oppnådd ved Institute of Organoelement Compounds ved USSR Academy of Sciences. Den nye forbindelsen fikk navnet polycumulene.

Graphite - i dette materialet strekker polymerbestilling seg bare i planet. Lagene er ikke forbundet med kjemiske bindinger, men av svake intermolekylære interaksjoner, så den leder varme og strøm og sender ikke lys. Grafitt og dets derivater er ganske vanlige uorganiske polymerer. Eksempler på bruk: fra blyanter til atomindustrien. Ved å oksidere grafitt kan mellomliggende oksidasjonsprodukter oppnås.

Diamant - dens egenskaper er fundament alt forskjellige. Diamant er en romlig (tredimensjonal) polymer. Alle karbonatomer holdes sammen av sterke kovalente bindinger. Fordi denne polymeren er ekstremt slitesterk. Diamant leder ikke strøm og varme, har en gjennomsiktig struktur.

borpolymerer

Hvis du blir spurt om hvilke uorganiske polymerer du kjenner, så svar gjerne - borpolymerer (-BR-). Dette er en ganske omfattende klasse av NP-er, mye brukt i industri og vitenskap.

Borkarbid - formelen ser mer korrekt ut slik (B12C3) n. Dens enhetscelle er romboedral. Rammeverket er dannet av tolv kovalent bundne boratomer. Og i midten av den er en lineær gruppe av tre kovalent bundne karbonatomer. Resultatet er en veldig sterk struktur.

Borider - deres krystaller er dannet på samme måte som det ovenfor beskrevne karbid. Den mest stabile av disse er HfB2, som smelter kun ved 3250°C. TaB2 er kjent for den høyeste kjemiske motstanden - verken syrer eller deres blandinger virker på den.

Bornitrid - ofte referert til som hvit talkum for sin likhet. Denne likheten er egentlig bare overfladisk. Strukturelt ligner det grafitt. Få det ved å varme bor eller dets oksid i en ammoniakkatmosfære.

Borazon

Elbor, borazon, cyboritt, kingsongite, cubonite er superharde uorganiske polymerer. Eksempler på deres anvendelse: produksjon av slipeskiver, slipende materialer, metallbehandling. Dette er kjemisk inerte stoffer basert på bor. Hardheten er nærmere diamanter enn andre materialer. Spesielt borazon etterlater riper på diamant, sistnevnte etterlater også riper på borazon krystaller.

Disse ND har imidlertid flere fordeler fremfor naturlige diamanter: de har en størrevarmebestandighet (tåler temperaturer opp til 2000 ° C, diamant ødelegges med hastigheter i området 700-800 ° C) og høy motstand mot mekanisk stress (de er ikke så skjøre). Borazon ble oppnådd ved en temperatur på 1350 °C og et trykk på 62 000 atmosfærer av Robert Wentorf i 1957. Lignende materialer ble skaffet av Leningrad-forskere i 1963.

Uorganiske svovelpolymerer

Homopolymer - denne modifikasjonen av svovel har et lineært molekyl. Stoffet er ikke stabilt, med temperatursvingninger brytes det opp i oktaedriske sykluser. Det dannes i tilfelle av en skarp avkjøling av svovelsmelten.

Polymermodifisering av svoveldioksid. Svært lik asbest, har en fibrøs struktur.

Seleniumpolymerer

Grå selen er en polymer med spiralformede lineære makromolekyler nestet parallelt. I kjeder er selenatomer kovalent bundet, mens makromolekyler er bundet sammen med molekylære bindinger. Selv smeltet eller oppløst selen brytes ikke ned til individuelle atomer.

Rødt eller amorft selen er også en polymer av en kjede, men med en litt ordnet struktur. I temperaturområdet 70-90 ˚С får den gummilignende egenskaper, og blir til en svært elastisk tilstand, som ligner organiske polymerer.

Selenkarbid, eller bergkrystall. Termisk og kjemisk stabil, tilstrekkelig sterk romlig krystall. Piezoelektrisk og halvleder. Under kunstige forhold ble det oppnådd ved å reagere kvartssand og kull i en elektrisk ovn ved en temperatur på ca. 2000 °C.

Andre selenpolymerer:

• Monoclinicselen - mer ordnet enn amorf rødt, men dårligere enn grått.
• Seleniumdioksid, eller (SiO2)n, er en tredimensjonal nettverkspolymer.
• Asbest er en polymer av selenoksid med en fibrøs struktur.

fosforpolymerer

Det er mange modifikasjoner av fosfor: hvit, rød, svart, brun, lilla. Rød - NP finkrystallinsk struktur. Det oppnås ved å varme opp hvitt fosfor uten luft ved en temperatur på 2500 ˚С. Svart fosfor ble oppnådd av P. Bridgman under følgende forhold: trykk 200 000 atmosfærer ved en temperatur på 200 °C.

Fosfornitridklorider er forbindelser av fosfor med nitrogen og klor. Egenskapene til disse stoffene endres med økende masse. Deres løselighet i organiske stoffer avtar nemlig. Når molekylvekten til polymeren når flere tusen enheter, dannes en gummiaktig substans. Det er den eneste tilstrekkelig varmebestandige karbonfrie gummien. Den brytes bare ned ved temperaturer over 350 °C.

Konklusjon

Uorganiske polymerer er for det meste stoffer med unike egenskaper. De brukes i produksjon, i konstruksjon, for utvikling av innovative og til og med revolusjonerende materialer. Ettersom egenskapene til kjente NP-er studeres og nye opprettes, utvides omfanget av deres anvendelse.