Ανόργανα πολυμερή: παραδείγματα και εφαρμογές

Στη φύση υπάρχουν οργανωτικά,οργανικά και ανόργανα πολυμερή. Ανόργανα περιλαμβάνουν υλικά των οποίων η κύρια αλυσίδα είναι ανόργανη και οι πλευρικοί κλάδοι δεν είναι ρίζες υδρογονάνθρακα. Τα στοιχεία των ομάδων ΙΙΙ-VI του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων είναι πιθανότατα να σχηματίζουν πολυμερή ανόργανης προέλευσης.

Ταξινόμηση

Τα οργανικά και ανόργανα πολυμερή είναι ενεργάδιερευνώνται, τα νέα χαρακτηριστικά τους καθορίζονται, οπότε μια σαφής ταξινόμηση αυτών των υλικών δεν έχει ακόμη επεξεργαστεί. Ωστόσο, είναι δυνατόν να εντοπιστούν ορισμένες ομάδες πολυμερών.

Ανάλογα με τη δομή:

• γραμμική.
• επίπεδη?
• διακλαδισμένη.
• πολυμερές πλέγμα;
• τρισδιάστατα και άλλα.

Ανάλογα με τα άτομα κύριας αλυσίδας που σχηματίζουν το πολυμερές:

• Ο τύπος homochain (-M-) n - αποτελείται από ένα είδος ατόμων.
• (-M-L-) n - αποτελούνται από διαφορετικά είδη ατόμων.

Ανάλογα με την προέλευση:

• φυσικό?
• τεχνητό.

Για αναφορά στα ανόργανα πολυμερή των ουσιών,τα οποία στην στερεά κατάσταση είναι μακρομόρια, είναι επίσης απαραίτητο να υπάρχει μέσα τους μια ορισμένη ανισοτροπία της χωρικής δομής και των αντίστοιχων ιδιοτήτων.

Κύρια χαρακτηριστικά

Τα πιο συνηθισμένα είναι τα ετερόκληταπολυμερή στα οποία υπάρχουν εναλλασσόμενα ηλεκτροθετικά και ηλεκτροαρνητικά άτομα, για παράδειγμα Β και Ν, Ρ και Ν, Si και Ο. Τα ανόργανα πολυμερή ετεροκυκλικά (ΝΡ) μπορούν να ληφθούν με αντιδράσεις πολυσυμπύκνωσης. Η πολυσυμπύκνωση οξοανίων επιταχύνεται σε όξινο μέσο και η πολυσυμπύκνωση των ενυδατωμένων κατιόντων είναι αλκαλική. Η πολυσυμπύκνωση μπορεί να διεξαχθεί τόσο σε διάλυμα όσο και σε στερεά παρουσία υψηλής θερμοκρασίας.

Πολλά από τα ετεροκυκλικά ανόργανα πολυμερήμπορεί να ληφθεί μόνο υπό συνθήκες συνθέσεως υψηλής θερμοκρασίας, για παράδειγμα, απευθείας από απλές ουσίες. Ο σχηματισμός καρβιδίων, τα οποία είναι πολυμερή σώματα, συμβαίνει όταν ορισμένα οξείδια αλληλεπιδρούν με τον άνθρακα, και επίσης παρουσία υψηλής θερμοκρασίας.

Οι μακριές αλυσίδες ομοιοπολικής σύνδεσης (με βαθμό πολυμερισμού n> 100) σχηματίζουν άνθρακα και στοιχεία p της ομάδας VI: θείο, σελήνιο, τελλούριο.

Ανόργανα πολυμερή: παραδείγματα και εφαρμογές

Η εξειδίκευση του NP έγκειται στο σχηματισμό του πολυμερούςκρυσταλλικά σώματα με μια κανονική τρισδιάστατη δομή μακρομορίων. Η παρουσία ενός άκαμπτου πλαισίου χημικών δεσμών παρέχει τέτοιες ενώσεις με σημαντική σκληρότητα.

Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει τη χρήση ανόργανων πολυμερών ως λειαντικά υλικά. Η χρήση αυτών των υλικών έχει βρει την ευρύτερη εφαρμογή στη βιομηχανία.

Εξαιρετική χημική και θερμική αντίστασηΤο NP είναι επίσης πολύτιμο πλεονέκτημα. Για παράδειγμα, οι ενισχυτικές ίνες κατασκευασμένες από οργανικά πολυμερή είναι σταθερές στον αέρα σε θερμοκρασία 150-220 ° C. Εν τω μεταξύ, οι ίνες βορίου και τα παράγωγά της παραμένουν σταθερές μέχρι θερμοκρασίας 650 ° C. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ανόργανα πολυμερή υποσκάπτουν τη δημιουργία νέων χημικώς και θερμικά σταθερών υλικών.

Η πρακτική αξία έχει επίσης NP, η οποίαΤαυτόχρονα και οι δύο πλησιάζουν τις ιδιότητες στα οργανικά και διατηρούν τις ιδιότητές τους. Τέτοια περιλαμβάνουν φωσφορικά, πολυφωσφαζένια, πυριτικά, πολυμερή οξείδια θείου με διάφορες πλευρικές ομάδες.

Πολυμερή άνθρακα

Ανάθεση: "Δώστε παραδείγματα ανόργανων πολυμερών", - που συχνά συναντώνται στα εγχειρίδια της χημείας. Είναι σκόπιμο να το εκτελέσετε με την αναφορά των πλέον εκκρεμών παραγώγων του ΝΡ του άνθρακα. Αυτό περιλαμβάνει υλικά με μοναδικά χαρακτηριστικά: διαμάντια, γραφίτη και καραμπίν.

Carbine - δημιουργήθηκε τεχνητά, ελάχιστα μελετηθείγραμμικό πολυμερές με ανυπέρβλητους δείκτες αντοχής, όχι κατώτεροι, αλλά σύμφωνα με πολλές μελέτες και ανώτεροι από το graphene. Ωστόσο, η καραβία είναι μια μυστηριώδης ουσία. Εξάλλου, όλοι οι επιστήμονες δεν αναγνωρίζουν την ύπαρξή του ως ανεξάρτητο υλικό.

Εξωτερικά μοιάζει με μέταλλο κρυσταλλικόμαύρη σκόνη. Έχει ιδιότητες ημιαγωγών. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του καραβιού αυξάνεται σημαντικά με τη δράση του φωτός. Δεν χάνει τις ιδιότητες αυτές ακόμη και σε θερμοκρασίες έως 5000 ° C, που είναι πολύ υψηλότερες από ό, τι για άλλα υλικά με παρόμοιο σκοπό. Το υλικό αποκτήθηκε στη δεκαετία του '60 V.V. Korshak, Α.Μ. Sladkov, V.I. Kasatochkin and Yu.P. Kudryavtsev με καταλυτική οξείδωση του ακετυλενίου. Το πιο δύσκολο πράγμα ήταν να καθοριστεί το είδος των δεσμών μεταξύ των ατόμων άνθρακα. Στη συνέχεια, μια ουσία ελήφθη μόνο με διπλούς δεσμούς μεταξύ ατόμων άνθρακα στο Ινστιτούτο Οργανικών Στοιχείων της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Μια νέα ένωση ονομάστηκε polycamulene.

Γραφίτης - σε αυτό το πολυμερές υλικόη παραγγελία εξαπλώνεται μόνο στο αεροπλάνο. Τα στρώματά του δεν συνδέονται με χημικούς δεσμούς, αλλά με αδύναμες διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, έτσι ώστε να διεξάγουν θερμότητα και ρεύμα και δεν μεταδίδουν φως. Ο γραφίτης και τα παράγωγά του είναι αρκετά κοινά ανόργανα πολυμερή. Παραδείγματα χρήσης τους: από τα μολύβια έως την πυρηνική βιομηχανία. Οξειδωτικός γραφίτης, είναι δυνατόν να ληφθούν ενδιάμεσα προϊόντα οξείδωσης.

Diamond - οι ιδιότητές του είναι θεμελιωδώς διαφορετικές. Το διαμάντι είναι ένα χωρικό (τρισδιάστατο) πολυμερές. Όλα τα άτομα άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Επειδή αυτό το πολυμερές είναι εξαιρετικά ανθεκτικό. Το Diamond δεν παράγει ρεύμα και θερμότητα, έχει διαφανή δομή.

Βόριο πολυμερή

Αν σας ζητηθεί να μάθετε ποια ανόργανα πολυμερή είναι γνωστά σε εσάς, μην διστάσετε να απαντήσετε - βόρια πολυμερή (-BR-). Πρόκειται για μια αρκετά εκτεταμένη τάξη NP, που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και την επιστήμη.

Το καρβίδιο του βορίου - ο τύπος του φαίνεται πιο σωστός(Β12C3) η. Το στοιχειώδες κύτταρο του είναι ρομβοεδρικό. Το πλαίσιο σχηματίζεται από δώδεκα ομοιοπολικά συνδεδεμένα άτομα βορίου. Και στη μέση του - μια γραμμική ομάδα από τρία ομοιοπολικά συνδεδεμένα άτομα άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια πολύ ισχυρή δομή.

Borides - οι κρύσταλλοι τους σχηματίζονται όπωςτο παραπάνω περιγραφέν καρβίδιο. Τα πιο ανθεκτικά από αυτά είναι το HfB2, το οποίο τήκεται μόνο σε θερμοκρασία 3250 ° C. Η μεγαλύτερη χημική αντοχή χαρακτηρίζεται από TaB2 - δεν επηρεάζεται ούτε από τα οξέα ούτε από τα μείγματα τους.

Νιτρίδιο του βορίου - συχνά ονομάζεται λευκό ταλκ για ομοιότητα. Αυτή η ομοιότητα είναι πραγματικά μόνο εξωτερική. Δομικά, είναι παρόμοια με γραφίτη. Λαμβάνεται με θέρμανση του βορίου ή του οξειδίου αυτού σε ατμόσφαιρα αμμωνίας.

Borazon

Elbor, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite -υπερβολικά ανόργανα πολυμερή. Παραδείγματα εφαρμογής τους: η κατασκευή τροχών λείανσης, λειαντικών υλικών, επεξεργασίας μετάλλων. Αυτές είναι χημικά αδρανείς ουσίες με βάση το βόριο. Η σκληρότητα είναι πιο κοντά σε άλλα υλικά εκτός από τα διαμάντια. Συγκεκριμένα, το borazon αφήνει γρατζουνιές στο διαμάντι, το τελευταίο αφήνει επίσης γρατζουνιές σε κρυστάλλους βοραζόν.

Ωστόσο, αυτά τα NPs έχουν πολλά πλεονεκτήματαφυσικά διαμάντια: έχουν μεγάλη θερμική αντίσταση (αντέξουν σε θερμοκρασίες μέχρι 2000 ° C, το διαμάντι αποικοδομείται σε ρυθμούς στην κλίμακα 700-800 ° C) και υψηλή αντοχή σε μηχανικές καταπονήσεις (δεν είναι εύθραυστα). Borazon ελήφθη στους 1350 ° C και σε πίεση 62000 Wentorf ατμοσφαιρών Robert το 1957 έτος. Παρόμοια υλικά από τους επιστήμονες του Λένινγκραντ αποκτήθηκαν το 1963.

Ανόργανα πολυμερή θείου

Ομοπολυμερές - αυτή η τροποποίηση του θείου έχει γραμμικήμόριο. Η ουσία δεν είναι σταθερό υπό τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας πέφτει σε κύκλους οκταεδρική. Συγκροτήθηκε στην περίπτωση της σβέσης τηγμένου θείου.

Πολυμερική τροποποίηση του θειούχου ανυδρίτη. Πολύ παρόμοια με τον αμίαντο, έχει ινώδη δομή.

Πολυμερή σεληνίου

Το γκρι σελήνιο είναι ένα πολυμερές με γραμμική σπείραμακρομορίων που είναι ενωμένα παράλληλα. Στις αλυσίδες, τα άτομα σεληνίου συνδέονται ομοιοπολικά και τα μακρομόρια συνδέονται με μοριακούς δεσμούς. Ακόμα και το λιωμένο ή διαλελυμένο σελήνιο δεν χωρίζεται σε μεμονωμένα άτομα.

Το κόκκινο ή άμορφο σελήνιο είναι επίσης πολυμερές αλυσίδας,αλλά μια μικρή διάταξη. Στο εύρος θερμοκρασίας 70-90 ° C, αποκτά ιδιότητες σαν καουτσούκ, περνώντας σε μια εξαιρετικά ελαστική κατάσταση, που μοιάζει με οργανικά πολυμερή.

Καρβίδιο του σεληνίου ή κρυστάλλινο βράχο. Ένας θερμικώς και χημικώς σταθερός, αρκετά ισχυρός χωρικός κρύσταλλος. Πιεζοηλεκτρικό και ημιαγωγό. Υπό τεχνητές συνθήκες, ελήφθη με αντίδραση χαλαζιακής άμμου και άνθρακα σε ηλεκτρικό κλίβανο σε θερμοκρασία περίπου 2000 ° C.

Άλλα πολυμερή του σεληνίου:

• Μονοκλινικό σελήνιο - πιο ταξινομημένο από άμορφο κόκκινο, αλλά κατώτερο από γκρι.
• Το διοξείδιο του σεληνίου ή (SiO2) n- είναι ένα τρισδιάστατο πολυμερές δικτύου.
• Ο αμίαντος είναι ένα πολυμερές ινώδους δομής οξειδίου του σεληνίου.

Πολυμερή φωσφόρου

Υπάρχουν πολλές τροποποιήσεις του φωσφόρου: λευκό, κόκκινο, μαύρο, καφέ, μοβ. Κόκκινο - NP είναι μια λεπτή δομή. Λαμβάνεται με θέρμανση λευκού φωσφόρου χωρίς πρόσβαση αέρα σε θερμοκρασία 2500 ° C. Ο μαύρος φώσφορος ελήφθη από τον P. Bridgman υπό τις ακόλουθες συνθήκες: πίεση 200.000 ατμοσφαιρών σε θερμοκρασία 200 ° C.

Χλωριούχα φωσφορονιτρίδια - ενώσεις φωσφόρου με άζωτοκαι χλώριο. Οι ιδιότητες αυτών των ουσιών μεταβάλλονται με την αύξηση της μάζας. Δηλαδή, η διαλυτότητά τους σε οργανικές ουσίες μειώνεται. Όταν το μοριακό βάρος του πολυμερούς φθάνει σε αρκετές χιλιάδες μονάδες, σχηματίζεται μια ελαστική ουσία. Αυτό είναι το μόνο καουτσούκ χωρίς καουτσούκ που είναι επαρκώς ανθεκτικό στη θερμότητα. Καταστρέφεται μόνο σε θερμοκρασίες άνω των 350 ° C.

Συμπέρασμα

Ανόργανα πολυμερή στην πλειοψηφία -ουσίες με μοναδικά χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιούνται στην παραγωγή, στην κατασκευή, για την ανάπτυξη καινοτόμων και ακόμη και επαναστατικών υλικών. Καθώς η μελέτη των ιδιοτήτων της NP-γνωστών και νέων, το πεδίο εφαρμογής τους επεκτείνεται.