Qeyri-üzvi polimerlər: nümunələr və tətbiqlər

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Təbiətdə üzvi element, üzvi və qeyri-üzvi polimerlər var. Qeyri-üzvi materiallara əsas zənciri qeyri-üzvi, yan budaqları isə karbohidrogen radikalları olmayan materiallar daxildir. Kimyəvi elementlərin dövri sisteminin III-VI qruplarının elementləri qeyri-üzvi mənşəli polimerlərin əmələ gəlməsinə ən çox meyllidirlər.

Təsnifat

Üzvi və qeyri-üzvi polimerlər fəal şəkildə öyrənilir, onların yeni xüsusiyyətləri müəyyən edilir, ona görə də bu materialların dəqiq təsnifatı hələ hazırlanmamışdır. Bununla belə, müəyyən polimer qruplarını ayırd etmək olar.

Strukturdan asılı olaraq:

• xətti;
• düz;
• şaxəli;
• polimer şəbəkələri;
• üçölçülü və digərləri.

Polimeri təşkil edən onurğa atomlarından asılı olaraq:

• homochain növü (-M-)n – bir növ atomdan ibarətdir;
• heterozəncir növü(-M-L-)n - müxtəlif növ atomlardan ibarətdir.

Mənşədən asılı olaraq:

• təbii;
• süni.

Bərk vəziyyətdə makromolekullar olan maddələri qeyri-üzvi polimerlər kimi təsnif etmək üçün onlar həm də fəza quruluşunun müəyyən anizotropiyasına və müvafiq xassələrə malik olmalıdırlar.

Əsas Xüsusiyyətlər

Daha çox elektropozitiv və elektronmənfi atomların növbələşməsinin baş verdiyi heterozəncirli polimerlərdir, məsələn, B və N, P və N, Si və O. Heterozəncirli qeyri-üzvi polimerləri (NP) polikondensasiya reaksiyalarından istifadə edə bilərsiniz. Oksoanionların polikondensasiyası turş mühitdə, hidratlanmış kationların polikondensasiyası isə qələvi mühitdə sürətlənir. Polikondensasiya həm məhlulda, həm də bərk cisimlərdə yüksək temperaturun mövcudluğunda həyata keçirilə bilər.

Bir çox heterozəncirli qeyri-üzvi polimerləri yalnız yüksək temperaturda sintez şəraitində, məsələn, birbaşa sadə maddələrdən əldə etmək olar. Polimer cisimlər olan karbidlərin əmələ gəlməsi müəyyən oksidlər karbonla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, həmçinin yüksək temperaturun mövcudluğunda baş verir.

Uzun homozəncir zəncirləri (polimerləşmə dərəcəsi n>100) karbon və VI qrup p-elementləri əmələ gətirir: kükürd, selen, tellur.

Qeyri-üzvi polimerlər: nümunələr və tətbiqlər

NP-nin spesifikliyi təhsildədirmakromolekulların müntəzəm üçölçülü quruluşuna malik polimer kristal cisimlər. Kimyəvi bağların sərt çərçivəsinin olması bu cür birləşmələri əhəmiyyətli sərtliklə təmin edir.

Bu xüsusiyyət qeyri-üzvi polimerləri aşındırıcı materiallar kimi istifadə etməyə imkan verir. Bu materialların istifadəsi sənayedə ən geniş tətbiq tapdı.

NP-nin müstəsna kimyəvi və istilik müqaviməti də qiymətli xüsusiyyətdir. Məsələn, üzvi polimerlərdən hazırlanmış möhkəmləndirici liflər havada 150-220 ˚C temperatura qədər dayanıqlıdır. Bu vaxt bor lifi və onun törəmələri 650 ˚С temperaturda sabit qalır. Buna görə də qeyri-üzvi polimerlər yeni kimyəvi və istiliyədavamlı materiallar yaratmaq üçün perspektivlidir.

Praktiki dəyər həm üzvi xassələrə yaxın olan, həm də özünəməxsus xassələrini saxlayan NP-nin praktiki dəyəridir. Bunlara fosfatlar, polifosfazenlər, silikatlar, müxtəlif yan qruplara malik polimer kükürd oksidləri daxildir.

Karbon polimerləri

Tapşırıq: Kimya dərsliklərində tez-tez rast gəlinən "Qeyri-üzvi polimerlərə dair nümunələr verin". Ən görkəmli NP - karbon törəmələrini qeyd etməklə bunu həyata keçirmək məsləhətdir. Axı bura unikal xüsusiyyətlərə malik materiallar daxildir: almaz, qrafit və karabin.

Karbin, süni şəkildə yaradılmış, az öyrənilmiş, üstün olmayan güc göstəricilərinə malik xətti polimerdir, lakin bir sıra araşdırmalara görəqrafendən üstündür. Bununla belə, karabin sirli bir maddədir. Axı, heç də bütün elm adamları onun müstəqil material kimi mövcudluğunu qəbul etmirlər.

Zahirən metal-kristal qara toz kimi görünür. Yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malikdir. Karbinin elektrik keçiriciliyi işığın təsiri altında əhəmiyyətli dərəcədə artır. 5000 ˚С-ə qədər olan temperaturda belə bu xüsusiyyətlərini itirmir ki, bu da bu məqsədlər üçün digər materiallardan xeyli yüksəkdir. Material 60-cı illərdə V. V. Korşak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin və Yu. P. Kudryavtsev asetilenin katalitik oksidləşməsi ilə. Ən çətini karbon atomları arasındakı bağların növünü müəyyən etmək idi. Sonradan SSRİ Elmlər Akademiyasının Orqan-Element Birlikləri İnstitutunda karbon atomları arasında yalnız ikiqat əlaqələri olan maddə əldə edildi. Yeni birləşmə polikumulen adlandırıldı.

Qrafit - bu materialda polimer sifarişi yalnız müstəvidə uzanır. Onun təbəqələri kimyəvi bağlarla deyil, zəif molekullararası qarşılıqlı təsirlərlə birləşir, buna görə də istilik və cərəyan keçirir və işığı keçirmir. Qrafit və onun törəmələri kifayət qədər yayılmış qeyri-üzvi polimerlərdir. Onların istifadə nümunələri: karandaşlardan nüvə sənayesinə qədər. Qrafiti oksidləşdirərək ara oksidləşmə məhsulları əldə etmək olar.

Diamond - onun xassələri əsaslı şəkildə fərqlidir. Almaz məkan (üç ölçülü) polimerdir. Bütün karbon atomları güclü kovalent bağlarla bir yerdə saxlanılır. Çünki bu polimer son dərəcə davamlıdır. Almaz cərəyan və istilik keçirmir, şəffaf quruluşa malikdir.

Bor polimerləri

Sizdən hansı qeyri-üzvi polimerləri bildiyinizi soruşsalar, cavab verməkdən çəkinməyin - bor polimerləri (-BR-). Bu, sənaye və elmdə geniş istifadə olunan kifayət qədər geniş NP sinfidir.

Bor karbid - onun formulası belə daha düzgün görünür (B12C3) n. Onun vahid hüceyrəsi rombedraldir. Çərçivə on iki kovalent bağlı bor atomundan əmələ gəlir. Onun ortasında isə üç kovalent bağlı karbon atomunun xətti qrupu var. Nəticə çox güclü strukturdur.

Boridlər - onların kristalları yuxarıda təsvir olunan karbidlə oxşar şəkildə əmələ gəlir. Bunlardan ən sabiti yalnız 3250°C-də əriyən HfB2-dir. TaB2 ən yüksək kimyəvi müqavimətə malikdir - nə turşular, nə də onların qarışıqları ona təsir etmir.

Bor nitridi - oxşarlığına görə tez-tez ağ talk adlanır. Bu oxşarlıq əslində yalnız səthidir. Struktur olaraq qrafitə bənzəyir. Boru və ya onun oksidini ammonyak atmosferində qızdırmaqla əldə edin.

Borazon

Elbor, borazon, kiborit, kingsongit, kubonit çox sərt qeyri-üzvi polimerlərdir. Onların tətbiqi nümunələri: daşlama çarxlarının istehsalı, aşındırıcı materiallar, metal emalı. Bunlar bor əsaslı kimyəvi cəhətdən təsirsiz maddələrdir. Sərtlik digər materiallardan almazlara daha yaxındır. Xüsusilə, borazon almazda cızıqlar buraxır, ikincisi də borazon kristallarında cızıqlar buraxır.

Lakin bu ND-nin təbii almazlara nisbətən bir sıra üstünlükləri var: onlar daha böyükistilik müqaviməti (2000 ° C-ə qədər olan temperaturlara tab gətirmək, almaz 700-800 ° C aralığında sürətlə məhv edilir) və mexaniki stresə yüksək müqavimət (onlar o qədər də kövrək deyil). Borazon 1957-ci ildə Robert Ventorf tərəfindən 1350 °C temperaturda və 62.000 atmosfer təzyiqdə əldə edilmişdir. Oxşar materiallar 1963-cü ildə Leninqrad alimləri tərəfindən əldə edilmişdir.

Qeyri-üzvi kükürd polimerləri

Homopolimer - kükürdün bu modifikasiyası xətti molekula malikdir. Maddə sabit deyil, temperaturun dəyişməsi ilə oktaedral dövrlərə parçalanır. Kükürd əriməsinin kəskin soyuması zamanı əmələ gəlir.

Kükürd dioksidin polimer modifikasiyası. Asbeste çox bənzəyir, lifli quruluşa malikdir.

Selenium polimerləri

Boz selenium paralel olaraq yuvalanmış spiral xətti makromolekullara malik polimerdir. Zəncirlərdə selenium atomları kovalent bağlanır, makromolekullar isə molekulyar bağlarla bağlanır. Hətta ərimiş və ya həll olunmuş selenyum ayrı-ayrı atomlara parçalanmır.

Qırmızı və ya amorf selenyum da zəncirin polimeridir, lakin bir qədər nizamlı quruluşa malikdir. 70-90 ˚С temperatur intervalında o, rezin kimi xüsusiyyətlər əldə edərək, üzvi polimerlərə bənzəyən yüksək elastik vəziyyətə çevrilir.

Selenium karbid və ya qaya kristalı. Termal və kimyəvi cəhətdən sabit, kifayət qədər güclü məkan kristal. Piezoelektrik və yarımkeçirici. Süni şəraitdə o, kvars qumu və kömürün təxminən 2000 ° C temperaturda elektrik sobasında reaksiya verməsi ilə əldə edilmişdir.

Digər Selenium Polimerləri:

• Monoklinikselenium - amorf qırmızıdan daha sıralı, lakin bozdan aşağıdır.
• Selenium dioksid və ya (SiO2)n, üçölçülü şəbəkə polimeridir.
• Asbest lifli struktura malik selenium oksidin polimeridir.

Fosfor polimerləri

Fosforun bir çox modifikasiyası var: ağ, qırmızı, qara, qəhvəyi, bənövşəyi. Qırmızı - NP incə kristal quruluşu. Ağ fosforu 2500 ˚С temperaturda havasız qızdırmaqla əldə edilir. Qara fosfor P. Bridgman tərəfindən aşağıdakı şərtlər altında əldə edilmişdir: təzyiq 200 000 atmosfer 200 °C temperaturda.

Fosfornitrid xloridlər fosforun azot və xlor ilə birləşmələridir. Bu maddələrin xüsusiyyətləri artan kütlə ilə dəyişir. Məhz, onların üzvi maddələrdə həllolma qabiliyyəti azalır. Polimerin molekulyar çəkisi bir neçə min vahidə çatdıqda, rezin maddə əmələ gəlir. Bu, kifayət qədər istiliyədavamlı karbonsuz yeganə rezindir. Yalnız 350 °C-dən yuxarı temperaturda parçalanır.

Nəticə

Qeyri-üzvi polimerlər əsasən unikal xüsusiyyətlərə malik maddələrdir. Onlar istehsalda, tikintidə, innovativ və hətta inqilabi materialların inkişafı üçün istifadə olunur. Məlum NP-lərin xassələri öyrənildikcə və yeniləri yaradıldıqca onların tətbiq dairəsi genişlənir.