Неорганични полимери: примери и приложения

В природата съществуват елемент-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

Органичните и неорганичните полимери се изследват активно, като се определят техните нови характеристики, така че все още не е изработена ясна класификация на тези материали. 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.

За да се класифицират като неорганични полимери вещества, които са макромолекули в твърдо състояние, те също трябва да имат определена анизотропия на пространствената структура и съответните свойства.

Основни характеристики

По-често са хетероверижен полимери, в които има редуване електроположителни и електроотрицателни атоми, като В и N, Р и N, Si и О. получавате 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 разтвора твърда храна в присъствието на висока температура.

Много от хетеро-верижните неорганични полимери могат 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.

Gomotsepnye дълга верига (със степен на полимеризация п> 100) форма въглерод и р-VI групови елементи сяра, селен, телур.

Неорганични полимери: примери и приложения

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

Посочената собственост позволява да се използва абразивни материали неорганични полимери. Използването на тези материали е намерило най-широко приложение в индустрията.

Изключителното химическо и термично съпротивление на NP е също ценно свойство. Например, подсилващите влакна, изработени от органични полимери, са стабилни във въздуха до температура от 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, които се доближават до свойствата на органичните и запазват техните специфични свойства. Такива включват фосфати, полифосфазени, силикати, полимерни серни оксиди с различни странични групи.

Въглеродни полимери

Задача: "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.

Карбината е изкуствено създаден, слабо изследван линеен полимер с ненадминати показатели за здравина, не по-нисък, но според редица проучвания и превъзхождащ графена. Карабината обаче е мистериозно вещество. В края на краищата не всички учени признават съществуването си като независим материал.

Външно изглежда като метал-кристален черен 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 това полимерен материал поръчката 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.

Борен карбид - формулата му изглежда така (B12C3) n. 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 се образуват като гореописания 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

Elbor, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite са суперхидрични неорганични полимери. Примери за тяхното приложение: производство шлифовъчни колела, абразивни материали, металообработка. 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.

Въпреки това, тези NP има няколко предимства в сравнение с природни 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 - тази модификация на сярата има линейна молекула. 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 спирални линейни макромолекули, поставени успоредно. 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 полимер на верига, но с лошо 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, тя се получава чрез реакция кварцов пясък и въглища в електрическата 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: бял, червен, черен, кафяв, лилав. Червен - NP е фино-зърнеста 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

Фосфоронитридните хлориди са съединения на фосфора с азот и 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 са предимно 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.