Polimeri inorganici: esempi e applicazioni

In natura ci sono organi organici,polimeri organici e inorganici. Inorganici comprendono materiali la cui catena principale è inorganica, e i rami laterali non sono radicali di idrocarburi. Gli elementi dei gruppi III-VI del sistema periodico di elementi chimici hanno più probabilità di formare polimeri di origine inorganica.

classificazione

I polimeri organici e inorganici sono attivisono investigate, le loro nuove caratteristiche sono determinate, quindi una classificazione chiara di questi materiali non è stata ancora elaborata. Tuttavia, è possibile identificare determinati gruppi di polimeri.

A seconda della struttura:

• lineari;
• piatta;
• ramificata;
• maglia polimerica;
• tridimensionale e altri.

A seconda degli atomi della catena principale che formano il polimero:

• Il tipo di omocaina (-M-) n - consiste in un tipo di atomi;
• tipo di eterocina (-M-L-) n - consistono in diversi tipi di atomi.

A seconda dell'origine:

• naturali;
• artificiale.

Per riferimento a polimeri inorganici di sostanze,che allo stato solido sono macromolecole, è anche necessario avere in esse una certa anisotropia della struttura spaziale e le proprietà corrispondenti.

Caratteristiche principali

Più comuni sono le eterochinepolimeri in cui si verificano alternativamente atomi elettropositivi ed elettronegativi, ad esempio B e N, P e N, Si e O. I polimeri inorganici di eterochaina (NP) possono essere ottenuti mediante reazioni di policondensazione. La policondensazione di osso-anioni viene accelerata in un mezzo acido e la policondensazione di cationi idratati è alcalina. La policondensazione può essere effettuata sia in soluzione che in solidi in presenza di alte temperature.

Molti dei polimeri inorganici dell'eterocrinapuò essere ottenuto solo in condizioni di sintesi ad alta temperatura, ad esempio, direttamente da sostanze semplici. La formazione di carburi, che sono corpi polimerici, si verifica quando alcuni ossidi interagiscono con il carbonio e anche in presenza di alte temperature.

Catene lunghe di omocoupling (con un grado di polimerizzazione n> 100) formano un carbonio e p-elementi del gruppo VI: zolfo, selenio, tellurio.

Polimeri inorganici: esempi e applicazioni

La specificità di NP sta nella formazione di polimericicorpi cristallini con una struttura tridimensionale regolare di macromolecole. La presenza di una struttura rigida di legami chimici fornisce tali composti con notevole durezza.

Questa proprietà consente l'uso di polimeri inorganici come materiali abrasivi. L'uso di questi materiali ha trovato la più ampia applicazione nell'industria.

Resistenza chimica e termica eccezionaleNP è anche una risorsa preziosa. Ad esempio, le fibre di rinforzo ottenute da polimeri organici sono stabili in aria ad una temperatura di 150-220 ° C. Nel frattempo, la fibra di boro e i suoi derivati ​​rimangono stabili fino a una temperatura di 650 ° C. Ecco perché i polimeri inorganici sono promettenti per la creazione di nuovi materiali chimicamente e termicamente stabili.

Il valore pratico ha anche NP, cheAllo stesso tempo si stanno entrambi avvicinando in proprietà a quelli organici, e mantenendo le loro proprietà specifiche. Tali includono fosfati, polifosfazeni, silicati, ossidi polimerici di zolfo con vari gruppi laterali.

Polimeri di carbonio

Ambito: "Fornisci esempi di polimeri inorganici", - spesso trovato nei libri di testo sulla chimica. È opportuno eseguirlo con la menzione dei principali derivati ​​del carbonio NP. Questo include materiali con caratteristiche uniche: diamanti, grafite e carabina.

Carabina - creata artificialmente, poco studiatapolimero lineare con indicatori di resistenza insuperati, non inferiore, ma secondo un numero di studi e superiore al grafene. Tuttavia, la carabina è una sostanza misteriosa. Dopotutto, non tutti gli scienziati riconoscono la sua esistenza come un materiale indipendente.

Esternamente sembra metallo-cristallinopolvere nera. Ha proprietà di semiconduttore. La conducibilità elettrica della carabina è notevolmente aumentata dall'azione della luce. Non perde queste proprietà anche a temperature fino a 5000 ° C, che è molto più alta rispetto ad altri materiali con scopi simili. Ricevuto materiale negli anni '60 V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin e Yu.P. Kudryavtsev per ossidazione catalitica di acetilene. La cosa più difficile era determinare il tipo di legami tra gli atomi di carbonio. Successivamente, una sostanza è stata ottenuta solo con doppi legami tra gli atomi di carbonio nell'Istituto di Composti Organoelement dell'Accademia delle Scienze dell'URSS. Un nuovo composto si chiamava polycamulene.

Grafite - in questo materiale polimericol'ordine si sviluppa solo sul piano. I suoi strati non sono collegati da legami chimici, ma da deboli interazioni intermolecolari, quindi conducono calore e corrente e non trasmettono luce. La grafite e i suoi derivati ​​sono piuttosto comuni polimeri inorganici. Esempi del loro uso: dalle matite all'industria nucleare. Grafite ossidante, è possibile ottenere prodotti di ossidazione intermedi.

Diamante: le sue proprietà sono fondamentalmente diverse. Il diamante è un polimero spaziale (tridimensionale). Tutti gli atomi di carbonio sono legati insieme da forti legami covalenti. Perché questo polimero è estremamente resistente. Il diamante non conduce corrente e calore, ha una struttura trasparente.

Polimeri di boro

Se ti viene chiesto quali sono i polimeri inorganici conosciuti, non esitare a rispondere - polimeri di boro (-BR-). Questa è una classe abbastanza ampia di NP, ampiamente usata nell'industria e nella scienza.

Carburo di boro: la sua formula sembra più corretta(B12C3) n. La sua cella elementare è romboedrica. Il telaio è formato da dodici atomi di boro legati in modo covalente. E nel mezzo di esso - un gruppo lineare di tre atomi di carbonio legati covalentemente. Di conseguenza, si forma una struttura molto forte.

Boridi - i loro cristalli sono formati comeil carburo sopra descritto. Il più resistente di questi è HfB2, che si scioglie solo a una temperatura di 3250 ° C. La più grande resistenza chimica è contrassegnata da TaB2 - non è influenzata né dagli acidi né dalle loro miscele.

Nitruro di boro: è spesso chiamato talco bianco per similitudine. Questa somiglianza è davvero solo esterna. Strutturalmente, è simile alla grafite. Si ottiene riscaldando il boro o il suo ossido in atmosfera di ammoniaca.

Borazon

Elbor, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite -polimeri inorganici superhard. Esempi della loro applicazione: la fabbricazione di mole, materiali abrasivi, lavorazione dei metalli. Queste sono sostanze chimicamente inerti a base di boro. La durezza è più vicina ad altri materiali rispetto ai diamanti. In particolare, il borazon lascia graffi sul diamante, quest'ultimo lascia anche graffi sui cristalli di boro.

Tuttavia, questi NP hanno molti vantaggidiamanti naturali: hanno grande resistenza termica (resistere a temperature fino a 2000 ° C, il diamante è degradata a tassi nell'intervallo 700-800 ° C) e ad alta resistenza alle sollecitazioni meccaniche (non sono fragili). Il Borazone fu ottenuto ad una temperatura di 1350 ° C e una pressione di 62.000 atmosfere da Robert Wentorf nel 1957. Materiali simili dagli scienziati di Leningrado furono ottenuti nel 1963.

Polimeri inorganici di zolfo

Omopolimero - questa modifica dello zolfo ha un andamento linearemolecola. La sostanza non è stabile, con fluttuazioni di temperatura che si decompone in cicli ottaedrici. Si forma in caso di forte raffreddamento del fuso di zolfo.

Modifica polimerica dell'anidride solforosa. Molto simile all'amianto, ha una struttura fibrosa.

Polimeri di selenio

Il selenio grigio è un polimero con spirale linearemacromolecole annidate in parallelo. Nelle catene, gli atomi di selenio sono legati in modo covalente e le macromolecole sono legate da legami molecolari. Anche il selenio fuso o disciolto non si frammenta in singoli atomi.

Il selenio rosso o amorfo è anche un polimero a catena,ma una struttura poco ordinata. Nell'intervallo di temperatura di 70-90 ° C, acquisisce proprietà gommose, passando in uno stato altamente elastico, che assomiglia a polimeri organici.

Carburo di selenio o cristallo di rocca. Un cristallo spaziale termicamente e chimicamente stabile, sufficientemente forte. Piezoelettrico e semiconduttore. In condizioni artificiali, è stato ottenuto per reazione di sabbia di quarzo e carbone in un forno elettrico ad una temperatura di circa 2000 ° C.

Altri polimeri del selenio:

• Selenio monoclino - più ordinato del rosso amorfo, ma inferiore al grigio.
• Il biossido di selenio o (SiO2) n - è un polimero di rete tridimensionale.
• L'amianto è un polimero di struttura fibrosa di ossido di selenio.

Polimeri di fosforo

Ci sono molte modifiche del fosforo: bianco, rosso, nero, marrone, viola. Rosso - NP è una struttura a grana fine. Si ottiene riscaldando il fosforo bianco senza accesso all'aria a una temperatura di 2500 ° C. Il fosforo nero è stato ottenuto da P. Bridgman nelle seguenti condizioni: una pressione di 200.000 atmosfere ad una temperatura di 200 ° C.

Phosphoronitride chlorides - composti di fosforo con azotoe cloro. Le proprietà di queste sostanze cambiano con l'aumentare della massa. Vale a dire, la loro solubilità in sostanze organiche diminuisce. Quando il peso molecolare del polimero raggiunge diverse migliaia di unità, si forma una sostanza gommosa. Questa è l'unica gomma senza carbonio sufficientemente resistente al calore. Viene distrutto solo a temperature superiori a 350 ° C.

conclusione

Polimeri inorganici nella maggioranza -sostanze con caratteristiche uniche Sono utilizzati nella produzione, nella costruzione, per lo sviluppo di materiali innovativi e persino rivoluzionari. Mentre studi le proprietà di NP conosciute e ne crei di nuove, l'ambito della loro applicazione si espande.