פולימרים אנאורגניים: דוגמאות ויישומים

בטבע יש אורגנומנטל,פולימרים אורגניים ואורגניים. אורגניים כוללים חומרים שהשרשרת העיקרית שלהם אינה אורגנית, וענפים לרוחב אינם רדיקלים פחמימנים. אלמנטים של קבוצות III-VI של מערכת תקופתית של אלמנטים כימיים הם הסיכוי הטוב ביותר ליצור פולימרים ממוצא אורגני.

קפה

פולימרים אורגניים ואי-אורגניים פעיליםנחקרים, המאפיינים החדשים שלהם נקבעים, ולכן סיווג ברור של חומרים אלה טרם גובשה. עם זאת, ניתן לזהות קבוצות מסוימות של פולימרים.

בהתאם למבנה:

• ליניארי;
• שטוח;
• מסועף;
• פולימר רשת;
• תלת מימדי ואחרים.

בהתאם לאטומי השרשרת העיקריים המרכיבים את הפולימר:

• סוג Homochain (-M-) n - מורכב מסוג אחד של אטומים;
• heterochain סוג (-M-L-) n - מורכב מסוגים שונים של אטומים.

בהתאם למקור:

• טבעי;
• מלאכותית.

לגבי פולימרים אנאורגניים של חומרים,אשר במצב מוצק הם מקרומולקולות, יש גם צורך להיות בהם אנאיזוטרופיה מסוימת של המבנה המרחבי ואת המאפיינים המתאימים.

תכונות עיקריות

נפוצים יותר הם heterochainפולימרים בהם מתחלפים אטומים אלקטרו-אקרו-סיביים ואלקטרו-מכאניים, לדוגמה B ו- N, P ו- N, Si ו- O. ניתן להשיג את הפולימרים האנטרוגניים (NP) בתגובות polycondensation. Polycondensation של oxoanions הוא מואץ במדיום חומצה, ואת polycondensation של קטיון hydrated הוא אלקליין. Polycondensation יכול להתבצע הן בפתרון והן מוצקים בנוכחות טמפרטורה גבוהה.

רבים של פולימרים אורגניים heterochainניתן להשיג רק בתנאים של סינתזה בטמפרטורה גבוהה, למשל, ישירות מחומרים פשוטים. היווצרות של קרבידים, שהם גופים פולימריים, מתרחשת כאשר תחמוצות מסוימות אינטראקציה עם פחמן, וגם בנוכחות של טמפרטורה גבוהה.

שרשראות הומוגולינג ארוכות (עם מידה של פילמור n> 100) יוצרים פחמן ו- p - אלמנטים של קבוצה VI: גופרית, סלניום, טלוריום.

פולימרים אנאורגניים: דוגמאות ויישומים

הספציפיות של NP טמונה היווצרות של פולימריגבישיים עם מבנה תלת מימדי רגיל של מקרומולקולות. הנוכחות של מסגרת נוקשה של קשרים כימיים מספקת תרכובות כאלה עם קשיחות רבה.

תכונה זו מאפשרת שימוש פולימרים אנאורגניים כמו חומרים שוחקים. השימוש בחומרים אלה מצא את היישום הרחב ביותר בתעשייה.

עמידות כימית וחומרתית יוצאת דופןNP הוא גם נכס בעל ערך. לדוגמה, חיזוק סיבים עשויים פולימרים אורגניים יציבים באוויר לטמפרטורה של 150-220 מעלות צלזיוס. בינתיים, סיבי בורון ונגזרותיו נשארים יציבים עד לטמפרטורה של 650 ° C. לכן פולימרים אנאורגניים מבטיחים ליצירת חומרים כימיים חדשים יציבים וחום.

ערך מעשי יש גם NP, אשרבמקביל הם שניהם מתקרבים נכסים אלה אורגני, ושמירה על המאפיינים הספציפיים שלהם. כאלה כוללים פוספטים, polyphosphazenes, סיליקטים, תחמוצות פולימריות של גופרית עם קבוצות צד שונות.

פולימרים פחמן

הקצאה: "תן דוגמאות של פולימרים אנאורגניים", - נמצא לעתים קרובות ספרי לימוד על הכימיה. זה רצוי לבצע את זה עם אזכור של NP- מצטיינים ביותר של נגזרות פחמן. זה כולל חומרים עם מאפיינים ייחודיים: יהלומים, גרפיט קרבין.

קרביין - נוצר באופן מלאכותי, לא נחקרפולימר ליניארי עם אינדיקטורים כוח מתחרות, לא נחות, אבל על פי מספר מחקרים מעולה על גראפן. עם זאת, קרבין הוא חומר מסתורי. הרי לא כל המדענים מכירים בקיומה כחומר עצמאי.

חיצונית זה נראה כמו גבישי מתכתאבקה שחורה. בעל תכונות מוליכים למחצה. מוליכות חשמלית של קרבין הוא גדל מאוד על ידי פעולה של אור. זה לא לאבד את המאפיינים האלה אפילו בטמפרטורות של עד 5000 מעלות צלזיוס, שהוא הרבה יותר גבוה מאשר עבור חומרים אחרים של מטרה דומה. קיבל חומר בשנות ה -60 של V.V Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin ו- Yu.P. Kudryavtsev ידי חמצון קטליטי של אצטילן. הדבר הקשה ביותר היה לקבוע את סוג הקשרים בין אטומי פחמן. לאחר מכן, חומר התקבל רק עם קשרים כפולים בין אטומי פחמן במכון of Organoelement Compounds של האקדמיה למדעים של ברית המועצות. תרכובת חדשה נקראה פוליקמולן.

גרפיט - בחומר פולימרי זהההזמנה מתפשטת רק במטוס. שכבותיה אינן מחוברות על ידי קשרים כימיים, אלא על ידי אינטראקציות intermolecular חלש, כך שהיא מבצעת חום הנוכחי ואינו משדר אור. גרפיט ונגזרותיו נפוצים למדי פולימרים אנאורגניים. דוגמאות לשימוש בהם: מעפרונות לתעשיית הגרעין. חמצון חמצון, ניתן להשיג מוצרים חמצון ביניים.

יהלומים - הנכסים שלה שונים במהותם. היהלום הוא פולימר מרחבי (תלת ממדי). כל אטומי הפחמן מלוכדים יחד על ידי קשרים קוולנטיים חזקים. כי פולימר זה עמיד מאוד. היהלומים אינה מנהלת זרם וחום, יש לה מבנה שקוף.

פולימרים בורון

אם אתה נשאל על מה פולימרים אנאורגניים ידועים לך, אתה מוזמן לענות - פולימרים בורון (-BR-). זהו מעמד נרחב למדי של NP, בשימוש נרחב בתעשייה ובמדע.

בורון קרביד - הנוסחה שלה נראה נכון יותר(B12C3) n. התא הבסיסי שלו הוא רומבודרלה. המסגרת נוצרת על ידי 12 אטומים בוריים קשורות קוולנטית. ובאמצע זה - קבוצה לינארית של שלושה אטומי פחמן מלוכדות קוולנטית. כתוצאה מכך נוצר מבנה חזק מאוד.

בורידים - הגבישים שלהם מעוצבים כמוהמתואר לעיל קרביד. העמיד ביותר של אלה הוא HfB2, אשר נמס רק בטמפרטורה של 3250 ° C. ההתנגדות הכימית הכי מסומנת על ידי TaB2 - זה לא מושפע על ידי חומצות או תערובות שלהם.

בורון ניטריד - זה נקרא לעתים קרובות טלק לבן עבור דמיון. דמיון זה הוא רק חיצוני. מבחינה מבנית, זה דומה גרפיט. זה מתקבל על ידי חימום בורון או תחמוצת שלה באמוניה האווירה.

בורזון

אלבור, borazon, cyborite, kingsongite, קובוניט -פולימרים לא אורגניים. דוגמאות ליישום שלהם: ייצור של גלגלים שחיקה, חומרים שוחקים, עיבוד מתכת. אלה הם חומרים אינרטיים כימית על בסיס בורון. קשיות קרובה יותר לחומרים אחרים מאשר יהלומים. בפרט, borazon משאיר שריטות על היהלום, האחרון גם משאיר שריטות על גבישים borazon.

עם זאת, אלה NPs יש מספר יתרונות מעליהלומים טבעיים: יש להם יציבות תרמית גבוהה (לעמוד בטמפרטורות של עד 2000 ° C, היהלום גם נשבר על 700-800 מעלות צלזיוס) ועמידות גבוהה ללחץ מכני (הם לא כל כך שביר). Borazone התקבל בטמפרטורה של 1350 מעלות צלזיוס ולחץ של 62,000 אטמוספרות על ידי רוברט Wentorf בשנת 1957. חומרים דומים על ידי מדעני לנינגרד התקבלו בשנת 1963.

פולימרים אנאורגניים של גופרית

Homopolymer - שינוי זה של גופרית יש ליניארימולקולה. החומר אינו יציב, עם תנודות הטמפרטורה הוא מתפרק לתוך מחזורי octahedral. הוא נוצר במקרה של קירור חד של להמיס גופרית.

שינוי פולימרי של אנהידריד גופריתי. דומה מאוד לאסבסט, יש לו מבנה סיבי.

פולימרים של סלניום

סלניום אפור הוא פולימר עם לינארית ספירליתמקרומולקולות מקוננות במקביל. בשלשלאות, אטומי סלניום קשורים בצורה קוולנטית, ומקרומולקולות מקושרות באמצעות קשרים מולקולריים. אפילו סלניום מומס או מומס אינו מתפרק לאטומים בודדים.

סלניום אדום או אמורפי הוא גם פולימר שרשרת,אלא מבנה מסודר. בטווח הטמפרטורות של 70-90 מעלות צלזיוס, הוא רוכש תכונות דמויי גומי, עובר למדינה גמישה מאוד, אשר דומה פולימרים אורגניים.

סלניום קרביד, או סלע רוק. גביש מרחבי יציב ויציב מבחינה כימית, חזק מספיק. פיזואלקטריים ומוליכים למחצה. בתנאים מלאכותיים, זה היה מתקבל על ידי תגובה של חול קוורץ פחם תנור חשמלי בטמפרטורה של כ 2000 ° C.

פולימרים שונים של סלניום:

• סלניום מונוקליני - מסודר יותר מאדום אמורפי, אך נחות לאפור.
• דו תחמוצת סלניום, או (SiO2) n - הוא פולימר רשת תלת מימדי.
• אסבסט הוא פולימר של סלניום תחמוצת סיבי המבנה.

פולימרים של זרחן

ישנם שינויים רבים של זרחן: לבן, אדום, שחור, חום, סגול. אדום - NP הוא מבנה עדין. זה מתקבל על ידי חימום זרחן לבן ללא גישה אוויר בטמפרטורה של 2500 מעלות צלזיוס. זרחן שחור התקבל על ידי פ 'ברידג'מן בתנאים הבאים: לחץ של 200,000 אטמוספרות בטמפרטורה של 200 ° C.

כלוריד פוספורוניטריד - תרכובות זרחן בחנקןו כלור. המאפיינים של חומרים אלה משתנים עם הגדלת המסה. כלומר, מסיסות שלהם חומרים אורגניים פוחתת. כאשר המשקל המולקולרי של הפולימר מגיע כמה אלפי יחידות, חומר גומי נוצר. זהו רק חום עמיד מספיק פחמן ללא גומי. הוא נהרס רק בטמפרטורות מעל 350 ° C.

מסקנה

פולימרים אנאורגניים ברוב -חומרים בעלי מאפיינים ייחודיים. הם משמשים בייצור, בבנייה, לפיתוח חומרים חדשניים ואף מהפכניים. כאשר אתה לומד את המאפיינים של NPs ידועים וליצור חדשים, היקף היישום שלהם מתרחב.