Polimeret inorganike: shembuj dhe aplikime

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Në natyrë, ekzistojnë elemente organike, polimere organike dhe inorganike. Materialet inorganike përfshijnë materiale zinxhiri kryesor i të cilave është inorganik, dhe degët anësore nuk janë radikale hidrokarbure. Elementet e grupeve III-VI të sistemit periodik të elementeve kimike janë më të prirur për formimin e polimereve me origjinë inorganike.

Klasifikimi

Polimeret organike dhe inorganike po studiohen në mënyrë aktive, po përcaktohen karakteristikat e tyre të reja, kështu që ende nuk është zhvilluar një klasifikim i qartë i këtyre materialeve. Megjithatë, mund të dallohen grupe të caktuara polimeresh.

Në varësi të strukturës:

• lineare;
• banesë;
• degëzuar;
• rrjeta polimer;
• tre-dimensionale dhe të tjera.

Në varësi të atomeve të shtyllës kurrizore që përbëjnë polimerin:

• lloji homozinxhiri (-M-)n – përbëhet nga një lloj atomesh;
• lloj heterozinxhiri(-M-L-)n - përbëhet nga lloje të ndryshme atomesh.

Në varësi të origjinës:

• natyrore;
• artificial.

Për të klasifikuar substancat që janë makromolekula në gjendje të ngurtë si polimere inorganike, ato duhet gjithashtu të kenë një anizotropi të caktuar të strukturës hapësinore dhe vetitë përkatëse.

Veçoritë kryesore

Më të zakonshme janë polimeret heterozinxhirë, në të cilët ndodh alternimi i atomeve elektropozitiv dhe elektronegativ, për shembull, B dhe N, P dhe N, Si dhe O. Merrni polimeret inorganike të heterozinxhirit (NP) mund të përdorni reaksione polikondensimi. Polikondensimi i oksoanioneve përshpejtohet në një mjedis acid, ndërsa polikondensimi i kationeve të hidratuar përshpejtohet në një mjedis alkalik. Polikondensimi mund të kryhet si në tretësirë ashtu edhe në lëndë të ngurta në prani të temperaturës së lartë.

Shumë polimere inorganike me heterozinxhir mund të përftohen vetëm në kushtet e sintezës në temperaturë të lartë, për shembull, drejtpërdrejt nga substanca të thjeshta. Formimi i karbiteve, që janë trupa polimerë, ndodh kur oksidet e caktuara ndërveprojnë me karbonin, si dhe në prani të temperaturës së lartë.

Zinxhirë të gjatë homozinxhirë (me shkallën e polimerizimit n>100) formojnë karbon dhe elementë p të grupit VI: squfur, selen, telur.

Polimere inorganike: shembuj dhe aplikime

Specifika e NP qëndron në arsimtrupa kristalorë polimerë me strukturë të rregullt tredimensionale të makromolekulave. Prania e një kornize të ngurtë lidhjesh kimike u jep komponime të tilla fortësi të konsiderueshme.

Kjo veti bën të mundur përdorimin e polimereve inorganike si materiale gërryese. Përdorimi i këtyre materialeve ka gjetur aplikimin më të gjerë në industri.

Rezistenca e jashtëzakonshme kimike dhe termike e NP është gjithashtu një veti e vlefshme. Për shembull, fibrat përforcuese të bëra nga polimere organike janë të qëndrueshme në ajër deri në një temperaturë prej 150-220 ˚C. Ndërkohë, fibra e borit dhe derivatet e saj mbeten të qëndrueshme deri në një temperaturë prej 650 ˚С. Kjo është arsyeja pse polimerët inorganikë janë premtues për krijimin e materialeve të reja kimikisht dhe rezistente ndaj nxehtësisë.

Vlera praktike është gjithashtu e NP, të cilat janë të afërta në vetitë me organike dhe ruajnë vetitë e tyre specifike. Këto përfshijnë fosfatet, polifosfazenet, silikatet, oksidet polimerike të squfurit me grupe të ndryshme anësore.

Polimerët e karbonit

Detyrë: "Jepni shembuj të polimereve inorganike", që gjenden shpesh në tekstet e kimisë. Këshillohet që të kryhet duke përmendur derivatet më të shquar të NP - karbonit. Në fund të fundit, kjo përfshin materiale me karakteristika unike: diamante, grafit dhe karabinë.

Karabina është një polimer linear i krijuar artificialisht, pak i studiuar, me tregues të patejkalueshëm të forcës që nuk janë inferiorë, por sipas një sërë studimesh dhesuperior ndaj grafenit. Sidoqoftë, karabina është një substancë misterioze. Në fund të fundit, jo të gjithë shkencëtarët e njohin ekzistencën e tij si një material i pavarur.

Nga pamja e jashtme duket si një pluhur i zi metal-kristalor. Ka veti gjysmëpërçuese. Përçueshmëria elektrike e karbinit rritet ndjeshëm nën veprimin e dritës. Nuk i humb këto veti edhe në temperatura deri në 5000 ˚С, që është shumë më e lartë se për materialet e tjera të këtij qëllimi. Materiali u prit në vitet '60 nga V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin dhe Yu. P. Kudryavtsev nga oksidimi katalitik i acetilenit. Gjëja më e vështirë ishte përcaktimi i llojit të lidhjeve midis atomeve të karbonit. Më pas, një substancë me vetëm lidhje të dyfishta midis atomeve të karbonit u mor në Institutin e Përbërjeve Organoelementore të Akademisë së Shkencave të BRSS. Përbërja e re u emërua polikumulen.

Grafit - në këtë material renditja e polimerit shtrihet vetëm në rrafsh. Shtresat e saj janë të lidhura jo me lidhje kimike, por me ndërveprime të dobëta ndërmolekulare, kështu që përcjell nxehtësinë dhe rrymën dhe nuk transmeton dritë. Grafiti dhe derivatet e tij janë polimere inorganike mjaft të zakonshme. Shembuj të përdorimit të tyre: nga lapsat në industrinë bërthamore. Duke oksiduar grafitin, mund të përftohen produkte të ndërmjetme të oksidimit.

Diamant - vetitë e tij janë thelbësisht të ndryshme. Diamanti është një polimer hapësinor (tre-dimensional). Të gjithë atomet e karbonit mbahen së bashku nga lidhje të forta kovalente. Sepse ky polimer është jashtëzakonisht i qëndrueshëm. Diamanti nuk përcjell rrymë dhe nxehtësi, ka një strukturë transparente.

Polimere bori

Nëse ju pyesin se cilat polimere inorganike dini, mos ngurroni të përgjigjeni - polimeret e borit (-BR-). Kjo është një klasë mjaft e gjerë e NP-ve, e përdorur gjerësisht në industri dhe shkencë.

Karbidi i borit - formula e tij duket më e saktë si kjo (B12C3) n. Qeliza njësi e saj është romboedrale. Korniza formohet nga dymbëdhjetë atome bori të lidhura në mënyrë kovalente. Dhe në mes të tij është një grup linear i tre atomeve të karbonit të lidhur në mënyrë kovalente. Rezultati është një strukturë shumë e fortë.

Boridet - kristalet e tyre formohen në mënyrë të ngjashme me karbitin e përshkruar më sipër. Më e qëndrueshme prej tyre është HfB2, e cila shkrihet vetëm në 3250°C. TaB2 shquhet për rezistencën më të lartë kimike - as acidet dhe as përzierjet e tyre nuk veprojnë në të.

Nitridi i borit - i referuar shpesh si talk i bardhë për ngjashmërinë e tij. Kjo ngjashmëri është në të vërtetë vetëm sipërfaqësore. Strukturisht, është i ngjashëm me grafitin. Merrni atë duke ngrohur borin ose oksidin e tij në një atmosferë amoniaku.

Borazon

Elbor, borazoni, ciboriti, kingsongite, kuboniti janë polimere inorganike super të forta. Shembuj të aplikimit të tyre: prodhimi i rrotave bluarëse, materialeve gërryese, përpunimi i metaleve. Këto janë substanca kimikisht inerte të bazuara në bor. Fortësia është më afër se materialet e tjera me diamantet. Në veçanti, borazoni lë gërvishtje në diamant, ky i fundit gjithashtu lë gërvishtje në kristale borazoni.

Megjithatë, këto ND kanë disa përparësi ndaj diamantëve natyralë: ata kanë njërezistencë ndaj nxehtësisë (i rezistojnë temperaturave deri në 2000 ° C, diamanti shkatërrohet me ritme në intervalin 700-800 ° C) dhe rezistencë e lartë ndaj stresit mekanik (ata nuk janë aq të brishtë). Borazon u përftua në një temperaturë prej 1350 °C dhe një presion prej 62,000 atmosferash nga Robert Wentorf në 1957. Materiale të ngjashme u morën nga shkencëtarët e Leningradit në vitin 1963.

Polimere inorganike të squfurit

Homopolimer - ky modifikim i squfurit ka një molekulë lineare. Substanca nuk është e qëndrueshme, me luhatje të temperaturës ajo ndahet në cikle oktaedrale. Ajo formohet në rastin e një ftohjeje të mprehtë të shkrirjes së squfurit.

Modifikim polimer i dioksidit të squfurit. Shumë i ngjashëm me asbestin, ka një strukturë fibroze.

Polimerët e selenit

Seleni gri është një polimer me makromolekula lineare spirale të vendosura paralelisht. Në zinxhirë, atomet e selenit janë të lidhur në mënyrë kovalente, ndërsa makromolekulat janë të lidhura me lidhje molekulare. Edhe seleni i shkrirë ose i tretur nuk shpërbëhet në atome individuale.

Seleni i kuq ose amorf është gjithashtu një polimer i një zinxhiri, por me një strukturë pak të renditur. Në intervalin e temperaturës 70-90 ˚C, ai fiton veti të ngjashme me gomën, duke u kthyer në një gjendje shumë elastike, e cila i ngjan polimereve organike.

Karbidi i selenit, ose kristal shkëmbi. Kristal hapësinor i qëndrueshëm termikisht dhe kimikisht, mjaftueshëm i fortë. Piezoelektrik dhe gjysmëpërçues. Në kushte artificiale, ai u përftua duke reaguar rërën kuarci dhe qymyrin në një furre elektrike në një temperaturë prej rreth 2000 ° C.

Polimere të tjerë të selenit:

• Monoklinikaselen - më i renditur se e kuqja amorfe, por inferiore ndaj gri.
• Dioksidi i selenit, ose (SiO2)n, është një polimer rrjeti tredimensional.
• Asbesti është një polimer i oksidit të selenit me strukturë fibroze.

Polimerët e fosforit

Ka shumë modifikime të fosforit: e bardhë, e kuqe, e zezë, kafe, vjollcë. E kuqe - Struktura e imët kristalore NP. Përftohet duke ngrohur fosforin e bardhë pa ajër në një temperaturë prej 2500 ˚С. Fosfori i zi u përftua nga P. Bridgman në kushtet e mëposhtme: presion 200,000 atmosfera në një temperaturë prej 200 °C.

Kloruret e fosfornitridit janë komponime të fosforit me azot dhe klor. Vetitë e këtyre substancave ndryshojnë me rritjen e masës. Domethënë, tretshmëria e tyre në substanca organike zvogëlohet. Kur pesha molekulare e polimerit arrin disa mijëra njësi, formohet një substancë gome. Është e vetmja gome mjaftueshëm rezistente ndaj nxehtësisë pa karbon. Ajo prishet vetëm në temperatura mbi 350 °C.

Përfundim

Polimeret inorganike janë kryesisht substanca me karakteristika unike. Ato përdoren në prodhim, në ndërtim, për zhvillimin e materialeve inovative dhe madje revolucionare. Ndërsa veçoritë e NP-ve të njohura studiohen dhe krijohen të reja, shtrirja e zbatimit të tyre zgjerohet.