Anorganické polymery: příklady a aplikace

V přírodě existují elementární organické, organické a anorganické polymery. Mezi anorganické látky patří materiály, jejichž hlavní řetězec je anorganický a boční větve nejsou uhlovodíkové radikály. Prvky skupin III až VI periodického systému chemických prvků tvoří s největší pravděpodobností polymery anorganického původu.

Klasifikace

Organické a anorganické polymery jsou aktivně zkoumány, jejich nové vlastnosti jsou určeny, takže jasná klasifikace těchto materiálů ještě nebyla vypracována. Je však možné identifikovat určité skupiny polymerů.

V závislosti na struktuře:

• lineární;
• byt;
• rozvětvený;
• polymerní síťovina;
• trojrozměrné a jiné.

V závislosti na atomech hlavního řetězce tvořících polymer:

• Homochainový typ (-M-) n - sestává z jednoho druhu atomů;
• heterochainový typ (-M-L-) n - sestává z různých druhů atomů.

V závislosti na původu:

• přírodní;
• umělé.

Pro zařazení do anorganických polymerních látek, které jsou v pevném stavu jsou makromolekuly, také musí mít určitou anizotropie ve své prostorové struktury a odpovídající vlastnosti.

Hlavní vlastnosti

Běžnější jsou heterochain polymery, ve kterém je střídavě elektropozitivní a elektronegativní atomy, jako je například B a N, P a N, Si a O. Získat hetero anorganických polymerů (np) pomocí polykondenzační reakce. Polykondenzace oxoanionů se urychluje v kyselém prostředí a polykondenzace hydratovaných kationtů je alkalická. Polykondenzace se může provádět jak v roztoku, tak v roztoku pevných látek za přítomnosti vysoké teploty.

Mnoho z hetero-řetězových anorganických polymerů může být získáno pouze za podmínek vysokoteplotní syntézy, například přímo z jednoduchých látek. Tvorba karbidů, které jsou polymerními tělesy, nastává, když některé oxidy interagují s uhlíkem a také za přítomnosti vysoké teploty.

Dlouhé homokupační řetězce (se stupněm polymerace n> 100) tvoří uhlík a p-prvky skupiny VI: síra, selén, telur.

Anorganické polymery: příklady a aplikace

Specifičnost NP spočívá v tvorbě polymeru krystalických těl s pravidelnou trojrozměrnou strukturou makromolekul. Přítomnost tuhého rámce chemických vazeb poskytuje takové sloučeniny značnou tvrdost.

Zadaná vlastnost umožňuje použití abrazivní materiály anorganické polymery. Použití těchto materiálů našlo v průmyslu nejširší uplatnění.

Výjimečná chemická a tepelná odolnost NP je také cennou vlastností. Například vyztužující vlákna vyrobená z organických polymerů jsou stabilní ve vzduchu na teplotu 150-220 ° C Mezitím bórové vlákno a jeho deriváty zůstávají stabilní až do teploty 650 ° C. To je důvodem, proč jsou anorganické polymery slibné pro vytvoření nových chemicky a tepelně stabilních materiálů.

Praktická hodnota má také NP, které se blíží k vlastnostem organických a zachovávají své specifické vlastnosti. Mezi takové patří fosfáty, polyfosfazeny, křemičitany, polymery oxidy síry s různými bočními skupinami.

Uhlíkové polymery

Úkol: "Uveďte příklady anorganických polymerů", - často se vyskytují v učebnicích chemie. Je vhodné jej provést s uvedením nejvýraznějších NP-derivátů uhlíku. Patří sem materiály s jedinečnými vlastnostmi: diamanty, grafit a karabina.

Carbyne - uměle vytvořené, špatně studoval lineární polymer s nepřekonatelnou hodnoty pevnosti, které nejsou pod, a některé studie a vynikající grafenu. Karabina je však tajemná látka. Koneckonců všichni vědci neuznávají existenci tohoto materiálu jako samostatného materiálu.

Zevně vypadá jako kovově krystalický černý prášek. Má polovodičové vlastnosti. Elektrická vodivost karabiny je značně zvýšena působením světla. Neztrácí tyto vlastnosti ani při teplotách do 5000 ° C, což je mnohem vyšší než u jiných materiálů s podobným účelem. Přijatý materiál v 60. letech V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin a Yu.P. Kudryavtsev katalytickou oxidací acetylenu. Nejtěžší věcí bylo určení typu vazeb mezi atomy uhlíku. Následně byla látka získána pouze s dvojitými vazbami mezi atomy uhlíku v Ústavu organoelementních sloučenin Akademie věd SSSR. Nová sloučenina se nazývala polycamulen.

Grafit - v tom polymerního materiálu objednávání se rozšiřuje pouze v rovině. Jeho vrstvy nejsou spojeny chemickými vazbami, ale slabými intermolekulárními interakcemi, takže vedou teplo a proud a nepřenášejí světlo. Grafit a jeho deriváty jsou zcela běžné anorganické polymery. Příklady jejich použití: od tužek k jadernému průmyslu. Oxidačním grafitem je možné získat meziprodukty oxidace.

Diamond - jeho vlastnosti jsou zásadně odlišné. Diamant je prostorový (trojrozměrný) polymer. Všechny atomy uhlíku jsou spolu spojeny silnými kovalentními vazbami. Protože tento polymer je extrémně odolný. Diamant nevede proud a teplo, má průhlednou strukturu.

Boronové polymery

Pokud se vás ptáte, jaké anorganické polymery jsou známy, neváhejte odpovědět - boronové polymery (-BR-). Jedná se o poměrně rozsáhlou třídu NP, široce používanou v průmyslu a vědě.

Karbid boru - jeho vzorec vypadá takto (B12C3) n. Jeho elementární buňka je rohová. Rám je tvořen dvanácti kovalentně vázanými atomy boru. A uprostřed toho - lineární skupina tří kovalentně vázaných atomů uhlíku. V důsledku toho vzniká velmi silná struktura.

Boridy - jejich krystaly se tvoří jako výše popsaný karbid. Nejvíce odolná je HfB2, která se rozpouští pouze při teplotě 3250 ° C. Největší chemická odolnost je označena TaB2 - není ovlivněna ani kyselinami ani jejich směsmi.

Nitrid boritý - pro podobnost se často nazývá bílý mastek. Tato podobnost je skutečně pouze vnější. Strukturálně je to podobné jako grafit. Získává se zahříváním boru nebo jeho oxidu v atmosféře amoniaku.

Borazon

Elbor, borazon, kyborit, kingsongit, kubonit jsou superhardové anorganické polymery. Příklady jejich použití: výroba brusné kotouče, abrazivní materiály, zpracování kovů. Jedná se o chemicky inertní látky založené na boru. Tvrdost je blíže k jiným materiálům než diamantům. Zejména borazon listy škrábance na diamantu, latter také zanechává škrábance na krystaly borazonu.

Nicméně, tyto NP mají několik výhod oproti diamanty: mají velkou tepelnou odolnost (odolávat teplotám až do 2000 ° C, že diamant je degradována v dávkách v rozmezí 700-800 ° C) a vysokou odolnost proti mechanickému namáhání, (nejsou křehké). Borazon byl získán v roce 1957 při teplotě 1350 ° C a tlaku 62 000 atmosfér od Robert Wentorf. Podobné materiály od vědců z Leningradu byly získány v roce 1963.

Anorganické polymery síry

Homopolymer - tato modifikace síry má lineární molekulu. Látka není stabilní, s teplotními výkyvy se rozkládá na oktaérové ​​cykly. Vzniká v případě prudkého ochlazování taveniny síry.

Polymerní modifikace anhydridu síry. Velmi podobný azbestu, má vláknitou strukturu.

Polymery selenu

Šedý selen je polymer se spirálními lineárními makromolekuly, které jsou vnořené paralelně. V řetězcích jsou atomy selenu kovalentně vázány a makromolekuly jsou spojeny molekulárními vazbami. Dokonce roztavený nebo rozpuštěný selén se nerozpadá do jednotlivých atomů.

Červený nebo amorfní selén je také polymer řetězce, ale má špatně uspořádanou strukturu. V teplotním rozmezí 70-90? C získává vlastnosti kaučuku, procházející v gumárenské pružnosti než podobá organické polymery.

Karbid selenu nebo skalní kámen. Termicky a chemicky stabilní, dostatečně silný prostorový krystal. Piezoelektrický a polovodičový. Za umělých podmínek byl získán reakcí křemenný písek a uhlí v elektrické peci při teplotě přibližně 2000 ° C.

Ostatní polymery selenu:

• Monoklinický selen - více objednaný než amorfní červený, ale méně než šedý.
• Oxid seleničitý nebo (Si02) n- je trojrozměrný síťový polymer.
• Azbest je polymer vláknité struktury oxidu seleničitého.

Polymery fosforu

Existuje mnoho modifikací fosforu: bílá, červená, černá, hnědá, fialová. Červená - NP je jemnozrnná struktura. Získává se zahříváním bílého fosforu bez přístupu vzduchu při teplotě 2500 ° C. Černý fosfor byl získán P. Bridgmanem za následujících podmínek: tlak 200 000 atmosfér při teplotě 200 ° C

Chloridy fosforonitridu jsou sloučeniny fosforu s dusíkem a chlórem. Vlastnosti těchto látek se mění se zvyšující se hmotností. Jejich rozpustnost v organických látkách se snižuje. Když molekulová hmotnost polymeru dosáhne několika tisíc jednotek, vytvoří se pryžová látka. Jedná se o jediný dostatečně tepelně odolný kaučuk bez obsahu uhlíku. Zničí se pouze při teplotách nad 350 ° C.

Závěr

Anorganické polymery jsou většinou látky s jedinečnými vlastnostmi. Používají se ve výrobě, ve stavebnictví, pro vývoj inovativních a dokonce revolučních materiálů. Při studiu vlastností známých NP a vytváření nových, rozšiřuje se rozsah jejich použití.