Неорганични полимери: примери и приложения

В природата съществуват органични,органични и неорганични полимери. Неорганичните включват материали, чиято основна верига е неорганична, а страничните разклонения не са въглеводородни радикали. Елементите от групи III-VI на периодичната система от химически елементи най-вероятно ще образуват полимери с неорганичен произход.

класификация

Органични и неорганични полимери са активниса изследвани, техните нови характеристики са определени, така че ясна класификация на тези материали все още не е изработена. Възможно е обаче да се идентифицират определени групи полимери.

В зависимост от структурата:

• линеен;
• плосък;
• разклонена верига;
• полимерна мрежа;
• триизмерни и други.

В зависимост от основните атоми на веригата, образуващи полимера:

• Хомохойн тип (-M-) n - се състои от един вид атоми;
• хетеро-верижен тип (-M-L-) n - се състои от различни видове атоми.

В зависимост от произхода:

• естествен;
• изкуствено.

По отношение на неорганичните полимери на веществата,които в твърдо състояние са макромолекули, също е необходимо да има в тях определена анизотропия на пространствената структура и съответните свойства.

Основни характеристики

По-често срещаните са хетерохранителнитеполимери, в които има редуване на електроположителни и електроотрицателни атоми, като В и N, Р и N, Si и О. Получаване на хетеро неорганични полимери (NP) чрез използване на поликондензация реакции. Поликондензацията на оксааниони се ускорява в кисела среда и поликондензацията на хидратираните катиони е алкална. Поликондензацията може да се извърши както в разтвор, така и в твърдо вещество в присъствието на висока температура.

Много от хетеро-верижните неорганични полимеримогат да бъдат получени само при условия на високотемпературен синтез, например директно от прости вещества. Образуването на карбиди, които са полимерни тела, възниква, когато някои оксиди взаимодействат с въглерод, а също и в присъствието на висока температура.

Дългите хомосвързващи вериги (със степен на полимеризация n> 100) образуват въглерод и р-елементи от група VI: сяра, селен, телур.

Неорганични полимери: примери и приложения

Специфичността на NP се крие в образуването на полимерникристални тела с редовна триизмерна структура на макромолекули. Наличието на твърда рамка от химични връзки осигурява такива съединения със значителна твърдост.

Това свойство позволява използването на неорганични полимери като абразивни материали. Използването на тези материали е намерило най-широко приложение в индустрията.

Изключително химическо и термично съпротивлениеНП е също ценен актив. Например, подсилващите влакна, изработени от органични полимери, са стабилни във въздуха до температура 150-220 ° С. В същото време, боровите влакна и техните производни остават стабилни до температура 650 ° С. Ето защо неорганичните полимери обещават създаването на нови химически и термично устойчиви материали.

Практическата стойност има и NP, коетоВ същото време и двамата се доближават до свойствата на биологичните и запазват своите специфични свойства. Такива включват фосфати, полифосфазени, силикати, полимерни оксиди на сяра с различни странични групи.

Въглеродни полимери

Настройка: "Дайте примери за неорганични полимери", често срещани в учебници по химия. Целесъобразно е да се направи това с споменаването на най-изявените NP-производни на въглерода. Това включва материали с уникални характеристики: диаманти, графит и карабина.

Карбин - изкуствено създаден, малко проученлинеен полимер с ненадминати показатели за якост, не по-лоши, но според редица проучвания и превъзхождащи графена. Карабината обаче е мистериозно вещество. В края на краищата не всички учени признават съществуването си като независим материал.

Външно изглежда като метал-кристаленчерен прах. Има полупроводникови свойства. Електрическата проводимост на карабина значително се увеличава от действието на светлината. Той не губи тези свойства дори при температури до 5000 ° C, което е много по-високо, отколкото при други материали с подобна цел. Получен материал през 60-те V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin and Yu.P. Kudryavtsev чрез каталитично окисляване на ацетилен. Най-трудното беше да се определи вида на връзките между въглеродните атоми. Впоследствие веществото се получава само с двойни връзки между въглеродни атоми в Института за органични съединения на Академията на науките на СССР. Новото съединение се нарича поликамлени.

Графит - в този полимерен материалпоръчката се разпространява само в самолета. Неговите слоеве не са свързани с химически връзки, а със слаби междумолекулни взаимодействия, така че те провеждат топлина и ток и не пренасят светлина. Графитът и неговите производни са съвсем обикновени неорганични полимери. Примери за тяхното използване: от моливи до ядрената промишленост. Оксидиращият графит е възможно да се получат междинни продукти на окисляване.

Diamond - неговите свойства са фундаментално различни. Диамантът е пространствен (триизмерен) полимер. Всички въглеродни атоми са свързани заедно чрез силни ковалентни връзки. Тъй като този полимер е изключително издръжлив. Диамантът не води ток и топлина, той има прозрачна структура.

Боронови полимери

Ако сте запитани за това какви неорганични полимери са известни на вас, не се колебайте да отговорите - боронови полимери (-BR-). Това е доста широка класа на NP, широко използвана в индустрията и науката.

Борният карбид - формулата му изглежда по-правилно(В12СЗ) п. Нейната елементарна клетка е ромбоедрална. Рамката се формира от дванадесет ковалентно свързани борони атоми. И в средата - линейна група от три ковалентно свързани въглеродни атоми. В резултат на това се формира много силна структура.

Бориди - техните кристали са оформени катоописания по-горе карбид. Най-устойчивият от тях е HfB2, който се топи само при температура 3250 ° С Най-голямата химическа устойчивост се характеризира с TaB2 - не се влияе нито от киселините, нито от смесите им.

Борен нитрид - често се нарича бял талк за прилика. Това сходство наистина е само външно. Структурно е подобно на графита. Той се получава чрез нагряване на бор или неговия оксид в амонячна атмосфера.

borazon

Елбор, бораун, киборт, цангонгит, кубинит -суперхидрични неорганични полимери. Примери за тяхното приложение: производство на шлифовъчни колела, абразивни материали, обработка на метали. Това са химически инертни вещества на базата на бор. Твърдостта е по-близо до други материали, отколкото диаманти. По-специално, боразон оставя драскотини върху диаманта, последният също оставя драскотини на боразонови кристали.

Тези НП обаче имат няколко предимстваестествени диаманти: те имат голяма термична устойчивост (издържат на температури до 2000 ° С, диаманта се разграждат при скорост в диапазона 700-800 ° С) и висока устойчивост на механични натоварвания (те не са чупливи). Боразона се получава при температура 1350 ° С и налягане от 62 000 атмосфери от Робърт Уентроф през 1957 г. Подобни материали на учените от Ленинград са получени през 1963 г.

Неорганични полимери на сярата

Хомополимер - това изменение на сярата има линейнамолекула. Веществото не е стабилно, с температурни колебания се разлага на октавалендни цикли. Той се образува в случай на остър охлаждане на стопилката на сярата.

Полимерна модификация на сярна анхидрид. Много подобен на азбеста, той има влакнеста структура.

Полимери на селен

Сивият селен е полимер със спирална линейнамакромолекули, поставени паралелно. Във вериги, селеновите атоми са ковалентно свързани и макромолекулите са свързани чрез молекулни връзки. Дори разтопеният или разтворен селен не се разпада на отделни атоми.

Червеният или аморфният селен също е полимерен полимер,но малко подредена структура. В температурния диапазон от 70-90 ° C, той придобива свойства, подобни на каучук, преминавайки в силно еластично състояние, което прилича на органични полимери.

Селен карбид или скален кристал. Термично и химически стабилен, достатъчно силен пространствен кристал. Пиезоелектрични и полупроводникови. При изкуствени условия е получена чрез реакция на кварцов пясък и въглища в електрическа пещ при температура около 2000 ° С.

Други полимери на селен:

• Моноклонален селен - по-поръчан от аморфно червено, но по-нисък от сивия.
• Селенов диоксид или (Si02) n- е триизмерен мрежов полимер.
• Азбестът е полимер на влакнеста структура на селен оксид.

Полимери на фосфора

Има много модификации на фосфора: бяло, червено, черно, кафяво, лилаво. Червено - NP е фино структура. Той се получава чрез нагряване на бял фосфор без достъп до въздуха при температура 2500 ° С Черният фосфор се получава от P. Bridgman при следните условия: налягане 200 000 атмосфери при температура 200 ° С

Фосфоронитридни хлориди - съединения на фосфора с азоти хлор. Свойствата на тези вещества се променят с нарастващата маса. А именно, тяхната разтворимост в органичните вещества намалява. Когато молекулното тегло на полимера достигне няколко хиляди единици, се образува каучукова субстанция. Това е единственият достатъчно устойчив на топлина каучук без въглерод. Унищожава се само при температури над 350 ° С.

заключение

Неорганичните полимери в мнозинството -вещества с уникални характеристики. Те се използват в производството, в строителството, за разработването на иновативни и дори революционни материали. Докато изучавате свойствата на известни НП и създавате нови, обхватът на тяхното приложение се разширява.