Органикалык эмес полимерлер: мисалдар жана колдонмолор

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Жаратылышта органоэлемент, органикалык жана органикалык эмес полимерлер бар. Органикалык эмес материалдарга негизги тизмеги органикалык эмес, ал эми каптал бутактары углеводороддун радикалдары болбогон материалдар кирет. Химиялык элементтердин мезгилдик системасынын III-VI топторунун элементтери органикалык эмес тектүү полимерлердин пайда болушуна эң жакын.

Классификация

Органикалык жана органикалык эмес полимерлер активдүү изилденүүдө, алардын жаңы мүнөздөмөлөрү аныкталууда, ошондуктан бул материалдардын так классификациясы иштелип чыга элек. Бирок, полимерлердин айрым топторун айырмалоого болот.

Түзүлүшүнө жараша:

• сызыктуу;
• жалпак;
• бутактуу;
• полимердик торлор;
• үч өлчөмдүү жана башкалар.

Полимерди түзгөн негизги атомдорго жараша:

• гомочайн түрү (-M-)n – атомдордун бир түрүнөн турат;
• гетерочейн түрү(-M-L-)n - ар кандай типтеги атомдордон турат.

Түпкүлүгүнө жараша:

• табигый;
• жасалма.

Катуу абалда макромолекула болгон заттарды органикалык эмес полимерлер катары классификациялоо үчүн алар ошондой эле мейкиндик түзүлүшүнүн белгилүү анизотропиясына жана тиешелүү касиеттерге ээ болушу керек.

Негизги функциялар

Көбүрөөк кеңири таралган гетерочынжырлуу полимерлер, аларда электропозитивдүү жана электр терс атомдор алмашып турат, мисалы, B жана N, P жана N, Si жана O. Гетерочынжырлуу органикалык эмес полимерлерди (NP) поликонденсациялоо реакцияларын колдонсо болот. Оксоаниондордун поликонденсацияланышы кычкылдуу чөйрөдө, ал эми гидратталган катиондордун поликонденсациясы щелочтуу чөйрөдө тездейт. Поликонденсация эритмеде да, катуу заттарда да жогорку температурада жүргүзүлүшү мүмкүн.

Көптөгөн гетерочынжырлуу органикалык эмес полимерлерди жогорку температурадагы синтез шарттарында, мисалы, түз жөнөкөй заттардан алууга болот. Полимердик денелер болгон карбиддердин пайда болушу кээ бир оксиддер көмүртек менен өз ара аракеттенгенде, ошондой эле жогорку температурада пайда болот.

Узун гомочынжырлуу чынжырлар (полимерлөө даражасы n>100) көмүртек жана VI группа p-элементтерди түзөт: күкүрт, селен, теллур.

Органикалык эмес полимерлер: мисалдар жана колдонмолор

НПнын өзгөчөлүгү билимдемакромолекулалардын регулярдуу үч өлчөмдүү түзүлүшү менен полимердик кристаллдык денелер. Химиялык байланыштардын катуу негизинин болушу мындай кошулмаларды олуттуу катуулук менен камсыз кылат.

Бул касиет органикалык эмес полимерлерди абразивдик материалдар катары колдонууга мүмкүндүк берет. Бул материалдарды колдонуу өнөр жайда эң кеңири колдонууну тапты.

НПнын өзгөчө химиялык жана жылуулук туруктуулугу да баалуу касиет болуп саналат. Мисалы, органикалык полимерлерден жасалган арматуралуу жипчелер абада 150-220 ˚С температурага чейин туруктуу. Ошол эле учурда бор буласы жана анын туундулары 650 ˚С температурага чейин туруктуу бойдон калат. Мына ошондуктан органикалык эмес полимерлер жаңы химиялык жана ысыкка чыдамдуу материалдарды жаратуу үчүн келечектүү.

Практикалык мааниге ээ NP да касиеттери боюнча органикалыкка жакын жана өзүнүн өзгөчө касиеттерин сактап калат. Аларга фосфаттар, полифосфазендер, силикаттар, ар кандай каптал топтору бар полимердик күкүрт оксиддери кирет.

Көмүртек полимерлери

Тапшырма: «Органикалык эмес полимерлердин мисалдарын бергиле», көбүнчө химия окуу китептеринде кездешет. Аны эң көрүнүктүү NP - көмүртек туундуларын эске алуу менен жүргүзүү максатка ылайыктуу. Анткени, буга уникалдуу мүнөздөмөлөрү бар материалдар кирет: алмаз, графит жана карабин.

Карбин – бул жасалма жол менен түзүлгөн, аз изилденген сызыктуу полимер, күчтүү көрсөткүчтөрү боюнча эч кимден кем эмес, бирок бир катар изилдөөлөр боюнча жанаграфенден жогору. Бирок, карабин сырдуу зат. Анын көз карандысыз материал катары бар экенин бардык эле окумуштуулар тааный бербейт.

Сыртынан металл-кристаллдуу кара порошок сыяктуу. Ал жарым өткөргүч касиетке ээ. Карбиндин электр өткөрүмдүүлүгү жарыктын таасири астында бир топ жогорулайт. Ал 5000 ˚С чейинки температурада да бул касиеттерин жоготпойт, бул башка материалдарга караганда бир топ жогору. Материалды 60-жылдары В. В. Коршак, А. М. Сладков, В. И. Касаточкин жана Ю. П. Кудрявцев ацетиленди каталитикалык кычкылдандыруу жолу менен. Эң кыйыны көмүртек атомдорунун ортосундагы байланыштын түрүн аныктоо болгон. Андан кийин СССР илимдер академиясынын органоэле-менттик бирикмелер институтунда көмүртек атомдорунун ортосунда гана кош байланыш бар зат алынган. Жаңы кошулма поликумулен деп аталды.

Графит - бул материалда полимер ирети тегиздикте гана жайылат. Анын катмарлары химиялык байланыштар аркылуу эмес, алсыз молекулалар аралык өз ара аракеттешүү аркылуу байланышкан, ошондуктан жылуулук жана ток өткөрөт жана жарык өткөрбөйт. Графит жана анын туундулары кеңири таралган органикалык эмес полимерлер. Аларды колдонуунун мисалдары: карандаштан атомдук өнөр жайга чейин. Графитти кычкылдандыруу аркылуу ортоңку кычкылдануу продуктуларын алууга болот.

Алмаз - анын касиеттери түп-тамырынан айырмаланат. Алмаз - мейкиндик (үч өлчөмдүү) полимер. Бардык көмүртек атомдору күчтүү коваленттик байланыштар менен бирге кармалат. Анткени бул полимер өтө бышык. Алмаз ток жана жылуулук өткөрбөйт, тунук түзүлүшкө ээ.

Бор полимерлери

Эгер сизден кандай органикалык эмес полимерлерди билесиз деп сурашса, тартынбай жооп бериңиз - бор полимерлери (-BR-). Бул өнөр жайда жана илимде кеңири колдонулган NPтердин кыйла кеңири классы.

Бор карбиди - анын формуласы туурараак окшойт (B12C3) n. Анын бирдик клеткасы ромбоэдрдик. Алкак он эки коваленттик байланыштагы бор атомунан түзүлөт. Ал эми анын ортосунда үч коваленттик байланыштагы көмүртек атомдорунун сызыктуу тобу жайгашкан. Натыйжада абдан күчтүү структура болуп саналат.

Бориддер - алардын кристаллдары жогоруда сүрөттөлгөн карбидге окшош түзүлөт. Алардын ичинен эң туруктуусу 3250°Сте гана эрүүчү HfB2. TaB2 эң жогорку химиялык туруктуулук менен белгиленет - ага кислоталар да, алардын аралашмалары да таасир этпейт.

Бор нитриди - окшоштугу үчүн көбүнчө ак тальк деп аталат. Бул окшоштук чынында үстүртөн гана. Структурасы боюнча ал графитке окшош. Аны борду же анын оксидин аммиак атмосферасында ысытып алыңыз.

Боразон

Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит - өтө катуу органикалык эмес полимерлер. Аларды колдонуунун мисалдары: жылмалоочу дөңгөлөктөрдү, абразивдүү материалдарды өндүрүү, металл иштетүү. Булар бордун негизиндеги химиялык инерттүү заттар. Катуулугу башка материалдарга караганда алмазга жакыныраак. Тактап айтканда, боразон алмазга чийиктерди калтырса, экинчиси да боразон кристаллдарына чийиктерди калтырат.

Бирок, бул ND табигый алмазга караганда бир нече артыкчылыктарга ээ: алар көбүрөөкжылуулук туруктуулугу (2000 ° C чейин температурага туруштук, алмаз 700-800 ° C диапазондо чен боюнча жок кылынат) жана механикалык стресске жогорку каршылык (алар ушунчалык морт эмес). Боразон 1957-жылы Роберт Венторф тарабынан 1350 °C температурада жана 62000 атмосфера басымында алынган. Ушундай эле материалдарды ленинграддык окумуштуулар 1963-жылы алышкан.

Органикалык эмес күкүрт полимерлери

Гомополимер - күкүрттүн бул модификациясы сызыктуу молекулага ээ. Зат туруктуу эмес, температуранын өзгөрүшү менен октаэдрдик циклдерге ажырайт. Күкүрт эритмеси кескин муздаган учурда пайда болот.

Күкүрт диоксидинин полимердик модификациясы. Асбестке абдан окшош, булалуу түзүлүшкө ээ.

Селений полимерлери

Боз селен - параллелдүү уяланган спираль сызыктуу макромолекулалары бар полимер. Чынжырларда селен атомдору коваленттүү, ал эми макромолекулалар молекулалык байланыштар аркылуу байланышкан. Ал тургай, эриген же эриген селен жеке атомдорго ажырабайт.

Кызыл же аморфтук селен да чынжырдын полимери, бирок бир аз иреттелген түзүлүшкө ээ. 70-90 ˚С температура диапазонунда ал резина сымал касиетке ээ болуп, органикалык полимерлерге окшош жогорку ийкемдүү абалга айланат.

Селений карбиди, же рок-кристалл. Термикалык жана химиялык жактан туруктуу, жетиштүү күчтүү мейкиндик кристалл. Пьезоэлектрдик жана жарым өткөргүч. Жасалма шарттарда ал кварц куму менен көмүрдү электр мешинде 2000°Сге жакын температурада реакцияга салуудан алынган.

Башка селен полимерлери:

• Моноклиникаселен - аморфтук кызылга караганда иреттүү, бирок боздон төмөн.
• Селений диоксиди же (SiO2)n - үч өлчөмдүү тармак полимери.
• Асбест – булалуу түзүлүштөгү селен оксидинин полимери.

Фосфор полимерлери

Фосфордун көптөгөн модификациялары бар: ак, кызыл, кара, күрөң, кызгылт көк. Кызыл - NP майда кристаллдык түзүлүш. Ал ак фосфорду абасыз 2500 ˚С температурада ысытуудан алынат. Кара фосфорду П. Бридгман төмөнкү шарттарда алган: басым 200 000 атмосфера 200 °C температурада.

Фосфорнитрид хлориддери – фосфордун азот жана хлор менен бирикмелери. Бул заттардын касиеттери массасы көбөйгөн сайын өзгөрөт. Тактап айтканда, алардын органикалык заттарда эригичтиги төмөндөйт. Полимердин молекулалык массасы бир нече миң бирдикке жеткенде резина сымал зат пайда болот. Бул жетиштүү ысыкка чыдамдуу көмүртексиз гана резина. Ал 350 °Cден жогору температурада гана бузулат.

Тыянак

Органикалык эмес полимерлер көбүнчө уникалдуу мүнөздөмөлөргө ээ заттар. Алар өндүрүштө, курулушта, инновациялык, ал тургай революциялык материалдарды иштеп чыгуу үчүн колдонулат. Белгилүү НПлардын касиеттери изилденип, жаңылары жаралган сайын, аларды колдонуу чөйрөсү кеңейет.