I 1833 skapte J. Berzelius begrepet "polymerisme", som han brukte for å navngi en av typene isomerisme. Slike stoffer (polymerer) måtte ha samme sammensetning, men forskjellige molekylvekter, som etylen og butylen. Konklusjonen til J. Berzelius samsvarer ikke med den moderne forståelsen av begrepet "polymer", fordi sanne (syntetiske) polymerer ennå ikke var kjent på den tiden. De første omtalene av syntetiske polymerer dateres tilbake til 1838 (polyvinylidenklorid) og 1839 (polystyren).
Polymerkjemi oppsto først etter at A. M. Butlerov skapte teorien om den kjemiske strukturen til organiske forbindelser og ble videreutviklet takket være et intensivt søk etter metoder for å syntetisere gummi (G. Bushard, W. Tilden, K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev) . Siden begynnelsen av 20-tallet av det 20. århundre begynte teoretiske ideer om strukturen til polymerer å utvikle seg.
DEFINISJON
Polymerer- kjemiske forbindelser med høy molekylvekt (fra flere tusen til mange millioner), hvis molekyler (makromolekyler) består av et stort antall repeterende grupper (monomerenheter).
Klassifisering av polymerer
Klassifiseringen av polymerer er basert på tre egenskaper: deres opprinnelse, kjemiske natur og forskjeller i hovedkjeden.
Fra opprinnelsessynspunktet er alle polymerer delt inn i naturlige (naturlige), som inkluderer nukleinsyrer, proteiner, cellulose, naturgummi, rav; syntetisk (oppnådd i laboratoriet ved syntese og uten naturlige analoger), som inkluderer polyuretan, polyvinylidenfluorid, fenol-formaldehydharpikser, etc.; kunstig (innhentet i laboratoriet ved syntese, men basert på naturlige polymerer) - nitrocellulose, etc.
Basert på deres kjemiske natur deles polymerer inn i organiske polymerer (basert på en monomer - et organisk stoff - alle syntetiske polymerer), uorganiske (basert på Si, Ge, S og andre uorganiske elementer - polysilaner, polykiselsyrer) og organoelement (en blanding av organiske og uorganiske polymerer – polysoksaner) av naturen.
Det er homokjede- og heterokjedepolymerer. I det første tilfellet består hovedkjeden av karbon- eller silisiumatomer (polysilaner, polystyren), i det andre - et skjelett av forskjellige atomer (polyamider, proteiner).
Fysiske egenskaper til polymerer
Polymerer er preget av to aggregeringstilstander - krystallinsk og amorf - og spesielle egenskaper - elastisitet (reversible deformasjoner under små belastninger - gummi), lav skjørhet (plast), orientering under påvirkning av et rettet mekanisk felt, høy viskositet og oppløsningen av polymeren oppstår gjennom dens svelling.
Fremstilling av polymerer
Polymerisasjonsreaksjoner er kjedereaksjoner som representerer sekvensiell tilsetning av molekyler av umettede forbindelser til hverandre med dannelse av et høymolekylært produkt - en polymer (fig. 1).
Ris. 1. Generell ordning for polymerproduksjon
For eksempel produseres polyetylen ved polymerisering av etylen. Molekylvekten til molekylet når 1 million.
n CH2 =CH2 = -(-CH2-CH2-)-
Kjemiske egenskaper til polymerer
Først av alt vil polymerer karakteriseres ved reaksjoner som er karakteristiske for den funksjonelle gruppen som er tilstede i polymeren. For eksempel, hvis polymeren inneholder en hydroksogruppe som er karakteristisk for klassen av alkoholer, vil derfor polymeren delta i reaksjoner som alkoholer.
For det andre, interaksjon med lavmolekylære forbindelser, interaksjon av polymerer med hverandre med dannelse av nettverk eller forgrenede polymerer, reaksjoner mellom funksjonelle grupper som er en del av den samme polymeren, samt dekomponering av polymeren til monomerer (ødeleggelse av kjede).
Påføring av polymerer
Produksjonen av polymerer har funnet bred anvendelse i forskjellige områder av menneskelivet - kjemisk industri (plastproduksjon), maskin- og flykonstruksjon, oljeraffineringsbedrifter, medisin og farmakologi, landbruk (produksjon av ugressmidler, insektmidler, plantevernmidler), byggeindustri ( lyd- og varmeisolasjon), produksjon av leker, vinduer, rør, husholdningsartikler.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
EKSEMPEL 1
| Trening | Polystyren er svært løselig i ikke-polare organiske løsningsmidler: benzen, toluen, xylen, karbontetraklorid. Beregn massefraksjonen (%) av polystyren i en løsning oppnådd ved å løse opp 25 g polystyren i benzen som veier 85 g. (22,73 %). |
| Løsning | Vi skriver ned formelen for å finne massefraksjonen:
La oss finne massen av benzenløsning: m løsning (C 6 H 6) = m (C 6 H 6)/(/100 %) |
Klassifisering etter produksjonsmetode (opprinnelse)
Antennelighetsklassifisering
Klassifisering etter oppførsel ved oppvarming
Klassifisering av polymerer i henhold til strukturen til makromolekyler
KLASSIFISERING AV POLYMERER
Syntese av polymerer.
En polymer er et kjemisk stoff som har stor molekylvekt og består av et stort antall periodisk repeterende fragmenter knyttet sammen med kjemiske bindinger. Disse fragmentene kalles elementære enheter.
Således er egenskapene til polymerer som følger: 1. svært høy molekylvekt (ti-og hundretusener). 2. kjedestruktur av molekyler (vanligvis enkle bindinger).
Det skal bemerkes at polymerer i dag med suksess konkurrerer med alle andre materialer brukt av menneskeheten siden antikken.
Anvendelse av polymerer:
Polymerer for biologiske og medisinske formål
Ione- og elektronbyttermaterialer
Varme- og varmebestandig plast
Isolatorer
Konstruksjon og konstruksjonsmaterialer
Overflateaktive stoffer og materialer som er motstandsdyktige mot aggressive miljøer.
Den raske utvidelsen av polymerproduksjonen har ført til at brannfaren deres (og alle brenner bedre enn ved) har blitt en nasjonal katastrofe for mange land. Når de brenner og brytes ned, dannes det ulike stoffer, for det meste giftige for mennesker. Å kjenne til de farlige egenskapene til de resulterende stoffene er nødvendig for å lykkes med å bekjempe dem.
Klassifisering av polymerer i henhold til sammensetningen av hovedkjeden av makromolekyler (mest vanlig):
Jeg. Karbonkjede-spiraler - de viktigste polymerkjedene er kun bygget av karbonatomer
II. Heterochain BMCs - de viktigste polymerkjedene, i tillegg til karbonatomer, inneholder heteroatomer (oksygen, nitrogen, fosfor, svovel, etc.)
III. Organoelement polymerforbindelser - hovedkjedene til makromolekyler inneholder elementer som ikke er en del av naturlige organiske forbindelser (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn, etc.)
Hver klasse er delt inn i separate grupper avhengig av strukturen til kjeden, tilstedeværelsen av bindinger, antall og natur av substituenter og sidekjeder. Heterokjedeforbindelser klassifiseres i tillegg, under hensyntagen til arten og antallet heteroatomer, og organoelementpolymerer - avhengig av kombinasjonen av hydrokarbonenheter med atomer av silisium, titan, aluminium, etc.
a) polymerer med mettede kjeder: polypropylen – [-CH 2 -CH-] n,
polyetylen – [-CH2-CH2-]n; CH 3
b) polymerer med umettede kjeder: polybutadien – [-CH 2 -CH=CH-CH 2 -] n;
c) halogensubstituerte polymerer: Teflon - [-CF2-CF2-]n, PVC - [-CH2-CHCl-]n;
d) polymeralkoholer: polyvinylalkohol – [-CH2-CH-]n;
e) polymerer av alkoholderivater: polyvinylacetat – [-CH 2 -CH-] n;
f) polymere aldehyder og ketoner: polyakrolein – [-CH 2 -CH-] n;
g) polymerer av karboksylsyrer: polyakrylsyre – [-CH 2 -CH-] n;
h) polymernitriler: PAN – [-CH2-CH-]n;
i) polymerer av aromatiske hydrokarboner: polystyren – [-CH 2 -CH-] n.
a) polyetere: polyglykoler – [-CH2-CH2-O-]n;
b) polyestere: polyetylenglykoltereftalat –
[-O-CH2-CH2-O-C-C6H4-C-]n;
c) polymerperoksider: polymer styrenperoksid – [-CH 2 -CH-O-O-] n;
2. Polymerer som inneholder nitrogenatomer i hovedkjeden:
a) polymeraminer: polyetylendiamin – [-CH2-CH2-NH-]n;
b) polymeramider: polykaprolaktam – [-NН-(СH 2) 5 -С-] n;
3. Polymerer som inneholder både nitrogen- og oksygenatomer i hovedkjeden - polyuretaner: [-С-NН-R-NN-С-О-R-О-] n;
4. Polymerer som inneholder svovelatomer i hovedkjeden:
a) polytioetere [-(CH 2) 4 – S-] n;
b) polytetrasulfider [-(CH2)4-S-S-]n;
5. Polymerer som inneholder fosforatomer i hovedkjeden
for eksempel: O
[-P-O-CH2-CH2-O-]n;
1. Organosilisiumpolymerforbindelser
a) polysilanforbindelser R R
b) polysiloksanforbindelser
[-Si-O-Si-O-]n;
c) polykarbosilanforbindelser
[-Si-(-C-)n-Si-(-C-)n-]n;
d) polykarbosiloksanforbindelser
[-O-Si-O-(-C-)n-]n;
2. Organotitanpolymerforbindelser, for eksempel:
OC 4 H 9 OC 4 H 9
[-O – Ti – O – Ti-] n;
OC 4 H 9 OC 4 H 9
3. Organoaluminiumpolymerforbindelser, for eksempel:
[-O-Al-O-Al-]n;
Makromolekyler kan ha en lineær, forgrenet og romlig tredimensjonal struktur.
Lineær polymerer består av makromolekyler med en lineær struktur; slike makromolekyler er en samling av monomerenheter (-A-) koblet til lange uforgrenede kjeder:
nA ® (...-A - A-...) m + (...- A - A -...) R + ...., hvor (...- A - A -...) er polymere makromolekyler med forskjellige molekylvekter.
Forgrenet polymerer er preget av tilstedeværelsen av sidegrener i hovedkjedene til makromolekyler, kortere enn hovedkjeden, men som også består av repeterende monomerenheter:
…- A – A – A – A – A – A – A- …
Romlig polymerer med en tredimensjonal struktur er preget av tilstedeværelsen av kjeder av makromolekyler forbundet med krefter av grunnleggende valens ved bruk av kryssbroer dannet av atomer (-B-) eller grupper av atomer, for eksempel monomerenheter (-A-)
A – A – A – A – A – A – A –
A – A – A – A – A – A –
A – A – A – A – A – A -
Tredimensjonale polymerer med hyppige tverrbindinger kalles nettverkspolymerer. For tredimensjonale polymerer mister begrepet et molekyl sin betydning, siden individuelle molekyler i dem er koblet til hverandre i alle retninger, og danner enorme makromolekyler.
termoplast- polymerer med lineær eller forgrenet struktur, hvis egenskaper er reversible med gjentatt oppvarming og avkjøling;
varmeherdende- noen lineære og forgrenede polymerer, hvis makromolekyler, når de oppvarmes, som et resultat av kjemiske interaksjoner mellom dem, er forbundet med hverandre; i dette tilfellet dannes romlige nettverksstrukturer på grunn av sterke kjemiske bindinger. Etter oppvarming blir termoherdende polymerer vanligvis usmeltelige og uoppløselige - en prosess med irreversibel herding oppstår.
Denne klassifiseringen er svært omtrentlig, siden antennelse og forbrenning av materialer ikke bare avhenger av materialets natur, men også av temperaturen til tennkilden, tenningsforhold, formen til produktet eller strukturene, etc.
I henhold til denne klassifiseringen er polymere materialer delt inn i brennbare, lite brennbare og ikke-brennbare. Av de brennbare materialene skilles de som er vanskelige å antenne, og de som er vanskelige å brenne er selvslukkende.
Eksempler på brennbare polymerer: polyetylen, polystyren, polymetylmetakrylat, polyvinylacetat, epoksyharpikser, cellulose, etc.
Eksempler på brannbestandige polymerer: PVC, Teflon, fenol-formaldehyd-harpikser, urea-formaldehyd-harpikser.
Naturlig (proteiner, nukleinsyrer, naturlige harpikser) (dyr og
planteopprinnelse);
Syntetisk (polyetylen, polypropylen, etc.);
Kunstig (kjemisk modifisering av naturlige polymerer - etere
cellulose).
Uorganisk: kvarts, silikater, diamant, grafitt, korund, karbin, borkarbid, etc.
Økologisk: gummier, cellulose, stivelse, organisk glass og
Polymerer er høymolekylære forbindelser som består av mange monomerer. Polymerer bør skilles fra noe som oligomerer, i motsetning til hvilke egenskapene til polymeren ikke endres når man legger til en annen nummerert enhet.
Forbindelsen mellom monomerenhetene kan utføres ved hjelp av kjemiske bindinger, i så fall kalles de herdeplast, eller på grunn av kraften til intermolekylær handling, som er typisk for de såkalte termoplastene.
Kombinasjonen av monomerer for å danne en polymer kan oppstå som et resultat av en polykondensasjons- eller polymerisasjonsreaksjon.
Det finnes mange lignende forbindelser i naturen, hvorav de mest kjente er proteiner, gummi, polysakkarider og nukleinsyre. Slike materialer kalles organiske.
I dag produseres et stort antall polymerer syntetisk. Slike forbindelser kalles uorganiske polymerer. Uorganiske polymerer produseres ved å kombinere naturlige elementer gjennom polykondensasjonsreaksjoner, polymerisering og kjemisk transformasjon. Dette lar deg erstatte dyre eller sjeldne naturmaterialer, eller lage nye som ikke har noen analoger i naturen. Hovedbetingelsen er at polymeren ikke inneholder elementer av organisk opprinnelse.
Uorganiske polymerer, på grunn av deres egenskaper, har fått stor popularitet. Bruksområdet er ganske bredt, og nye bruksområder blir stadig funnet og nye typer uorganiske materialer utvikles.
Hovedtrekk
I dag finnes det mange typer uorganiske polymerer, både naturlige og syntetiske, som har forskjellige sammensetninger, egenskaper, anvendelsesområde og aggregeringstilstand.
Det nåværende utviklingsnivået i den kjemiske industrien gjør det mulig å produsere uorganiske polymerer i store volumer. For å oppnå slikt materiale er det nødvendig å skape forhold med høyt trykk og høy temperatur. Råmaterialet for produksjon er et rent stoff som er mottagelig for polymeriseringsprosessen.
Uorganiske polymerer kjennetegnes ved at de har økt styrke, fleksibilitet, er vanskelige å angripe av kjemikalier og er motstandsdyktige mot høye temperaturer. Men noen typer kan være skjøre og mangle elastisitet, men samtidig er de ganske sterke. De mest kjente av dem er grafitt, keramikk, asbest, mineralglass, glimmer, kvarts og diamant.
De vanligste polymerene er basert på kjeder av elementer som silisium og aluminium. Dette er på grunn av overflod av disse elementene i naturen, spesielt silisium. De mest kjente blant dem er uorganiske polymerer som silikater og aluminosilikater.
Egenskaper og egenskaper varierer ikke bare avhengig av polymerens kjemiske sammensetning, men også av molekylvekt, polymerisasjonsgrad, atomstruktur og polydispersitet.
Polydispersitet er tilstedeværelsen av makromolekyler med forskjellige masser i sammensetningen.
De fleste uorganiske forbindelser er preget av følgende indikatorer:
- Elastisitet. En egenskap som elastisitet viser evnen til et materiale til å øke i størrelse under påvirkning av en ytre kraft og gå tilbake til sin opprinnelige tilstand etter at belastningen er fjernet. For eksempel kan gummi utvide seg syv til åtte ganger uten å endre strukturen eller forårsake skade. Å returnere formen og størrelsen er mulig ved å opprettholde plasseringen av makromolekylene i sammensetningen, bare deres individuelle segmenter beveger seg.
- Krystallstruktur. Egenskapene og egenskapene til materialet avhenger av det romlige arrangementet av de inngående elementene, som kalles krystallstrukturen, og deres interaksjoner. Basert på disse parameterne er polymerer delt inn i krystallinske og amorfe.
Krystallinske har en stabil struktur der et visst arrangement av makromolekyler observeres. Amorfe består av makromolekyler av kortdistanseorden, som har en stabil struktur bare i visse soner.
Strukturen og graden av krystallisering avhenger av flere faktorer, som krystalliseringstemperatur, molekylvekt og konsentrasjon av polymerløsningen.
- Glassiness. Denne egenskapen er karakteristisk for amorfe polymerer, som, når temperaturen synker eller trykket øker, får en glassaktig struktur. I dette tilfellet stopper den termiske bevegelsen til makromolekyler. Temperaturområdene som glassdannelsesprosessen skjer ved avhenger av typen polymer, dens struktur og egenskapene til strukturelementene.
- Viskøs strømningstilstand. Dette er en egenskap der irreversible endringer i formen og volumet til et materiale skjer under påvirkning av ytre krefter. I en viskøs flytende tilstand beveger strukturelle elementer seg i en lineær retning, noe som forårsaker en endring i formen.
Struktur av uorganiske polymerer
Denne egenskapen er svært viktig i noen bransjer. Det brukes oftest i bearbeiding av termoplast ved bruk av metoder som sprøytestøping, ekstrudering, vakuumforming og andre. I dette tilfellet smelter polymeren ved forhøyede temperaturer og høyt trykk.
Typer uorganiske polymerer
I dag er det visse kriterier som uorganiske polymerer klassifiseres etter. De viktigste er:
- opprinnelsens natur;
- typer kjemiske elementer og deres mangfold;
- antall monomerenheter;
- polymer kjede struktur;
- Fysiske og kjemiske egenskaper.
Avhengig av opprinnelsens art, klassifiseres syntetiske og naturlige polymerer. Naturlige dannes under naturlige forhold uten menneskelig innblanding, mens syntetiske produseres og modifiseres under industrielle forhold for å oppnå de nødvendige egenskapene.
I dag er det mange typer uorganiske polymerer, blant dem er de mest brukte. Dette inkluderer asbest.
Asbest er et finfibermineral som tilhører silikatgruppen. Den kjemiske sammensetningen av asbest er representert av silikater av magnesium, jern, natrium og kalsium. Asbest har kreftfremkallende egenskaper og er derfor svært farlig for menneskers helse. Det er svært farlig for arbeidere som er involvert i utvinningen. Men i form av ferdige produkter er det ganske trygt, siden det ikke oppløses i forskjellige væsker og ikke reagerer med dem.
Silikon er en av de vanligste syntetiske uorganiske polymerene. Det er lett å møte i hverdagen. Det vitenskapelige navnet på silikon er polysiloksan. Dens kjemiske sammensetning er en binding av oksygen og silisium, som gir silikon egenskapene til høy styrke og fleksibilitet. Takket være dette er silikon i stand til å motstå høye temperaturer og fysisk stress uten å miste styrke, opprettholde form og struktur.
Karbonpolymerer er svært vanlige i naturen. Det er også mange arter syntetisert av mennesker under industrielle forhold. Blant naturlige polymerer skiller diamant seg ut. Dette materialet er utrolig slitesterkt og har en krystallklar struktur.
Carbyne er en syntetisk karbonpolymer som har økte styrkeegenskaper som ikke er dårligere enn diamant og grafen. Den produseres i form av svart multebær med en fin krystallinsk struktur. Den har elektriske ledningsevneegenskaper, som øker under påvirkning av lys. Tåler temperaturer på 5000 grader uten å miste egenskaper.
Grafitt er en karbonpolymer hvis struktur er preget av plan orientering. På grunn av dette er strukturen til grafitt lagdelt. Dette materialet leder elektrisitet og varme, men sender ikke lys. Variasjonen er grafen, som består av et enkelt lag med karbonmolekyler.
Borpolymerer er preget av høy hardhet, ikke mye dårligere enn diamanter. I stand til å motstå temperaturer på mer enn 2000 grader, som er mye høyere enn grensetemperaturen til diamant.
Selenpolymerer er et ganske bredt spekter av uorganiske materialer. Den mest kjente av dem er selenkarbid. Selenkarbid er et slitesterkt materiale som fremstår i form av gjennomsiktige krystaller.
Polysilaner har spesielle egenskaper som skiller dem fra andre materialer. Denne typen leder strøm og tåler temperaturer opp til 300 grader.
applikasjon
Uorganiske polymerer brukes i nesten alle områder av livet vårt. Avhengig av typen har de forskjellige egenskaper. Hovedtrekket deres er at kunstige materialer har forbedrede egenskaper sammenlignet med organiske materialer.
Asbest brukes på ulike felt, hovedsakelig i bygg og anlegg. Blandinger av sement og asbest brukes til å produsere skifer og ulike typer rør. Asbest brukes også for å redusere den sure effekten. I lett industri brukes asbest til å sy branndrakter.
Silikon brukes på ulike områder. Den brukes til å produsere rør for kjemisk industri, elementer som brukes i næringsmiddelindustrien, og brukes også i konstruksjon som tetningsmasse.
Generelt er silikon en av de mest funksjonelle uorganiske polymerene.
Diamant er mest kjent som et smykkemateriale. Det er veldig dyrt på grunn av sin skjønnhet og vanskeligheter med utvinning. Men diamanter brukes også i industrien. Dette materialet er nødvendig i skjæreinnretninger for å kutte svært slitesterke materialer. Den kan brukes i sin rene form som kutter eller som spray på skjæreelementer.
Grafitt er mye brukt på forskjellige felt, blyanter er laget av det, det brukes i maskinteknikk, i atomindustrien og i form av grafittstaver.
Grafen og karbyn er fortsatt dårlig forstått, så deres anvendelsesområde er begrenset.
Borpolymerer brukes til å produsere slipemidler, skjæreelementer, etc. Verktøy laget av slikt materiale er nødvendig for metallbearbeiding.
Selenkarbid brukes til å produsere bergkrystall. Det oppnås ved å varme opp kvartssand og kull til 2000 grader. Krystall brukes til å produsere servise og interiørartikler av høy kvalitet.
UORGANISKE POLYMERER
De har en uorganisk hovedkjeder og inneholder ikke org. sideradikale. Hovedkjedene er bygget fra kovalente eller ionisk-kovalente bindinger; i noen N. p. kan kjeden av ionisk-kovalente bindinger avbrytes av enkeltkoordinasjonsledd. karakter. Strukturell N. p er utført i henhold til de samme egenskapene som org. eller elementoorg. polymerer (se Forbindelser med høy molekylvekt). Blant naturlig N. p. retikulære er vanlige og er en del av de fleste mineralene i jordskorpen. Mange av dem danner en type diamant eller kvarts. De øvre elementene er i stand til å danne lineær n.p. rader III-VI gr. periodisk systemer. Innen grupper, når radtallet øker, reduseres evnen til elementer til å danne homo- eller heteroatomiske kjeder kraftig. Halogener, som i org. polymerer, spiller rollen som kjedetermineringsmidler, selv om alle mulige kombinasjoner av dem med andre elementer kan danne sidegrupper. Elementer VIII gr. kan inkluderes i hovedkjeden, og danner en koordinering. N. p. Sistnevnte er i prinsippet forskjellige fra org. koordinasjonspolymerer, hvor er koordinatsystemet bindinger danner bare en sekundær struktur. Mn. eller metallsalter med variabel valens makroskopisk. St. du ser ut som mesh N. p.
Lange homoatomiske kjeder (med grad av polymerisasjon n >= 100) danner bare elementene i gruppe VI - S, Se og Te. Disse kjedene består kun av ryggradsatomer og inneholder ikke sidegrupper, men de elektroniske strukturene til karbonkjedene og S-, Se- og Te-kjedene er forskjellige. Lineært karbon - cumulenes=C=C=C=C= ... og vognkasse ChS =
SChS =
MF... (se Karbon); i tillegg danner karbon henholdsvis todimensjonale og tredimensjonale kovalente krystaller. grafitt Og diamant. Svovel og tellur danner atomkjeder med enkle bindinger og svært høye P. De har karakter av en faseovergang, og polymerens stabilitetstemperaturområde har en utsmurt nedre og veldefinert øvre grense. Under og over disse grensene er henholdsvis stabile. syklisk oktamerer og diatomiske molekyler.
Dr. elementer, selv de nærmeste naboene til karbon i psriodic. system-B og Si er ikke lenger i stand til å danne homoatomiske kjeder eller sykliske. oligomerer med n >= 20 (uavhengig av tilstedeværelse eller fravær av sidegrupper). Dette skyldes det faktum at bare karbonatomer er i stand til å danne rene kovalente bindinger med hverandre. Av denne grunn er binær heterokjede n.p. type [HMPLH] mer vanlig n(se tabell), hvor M- og L-atomene danner ionisk-kovalente bindinger med hverandre. I prinsippet trenger heterokjede lineære kjeder ikke nødvendigvis være binære: en regelmessig repeterende del av kjeden kan. dannet av mer komplekse kombinasjoner av atomer. Inkluderingen av metallatomer i hovedkjeden destabiliserer den lineære strukturen og reduserer kraftig i.
KOMBINASJONER AV ELEMENTER SOM DANNER BINÆRE HETEROKYNISKE UORGANISKE POLYMERER TYPE [HMMHLH] n(MERKET MED A +-TEGN)
* Danner også inorg. polymerer med sammensetning [CHVCHR] n.
Det særegne ved den elektroniske strukturen til hovedkjedene til homokjede-nukleotider gjør dem svært sårbare for angrep fra nukleofiler. eller elektrof. agenter. Bare av denne grunn er kjeder som inneholder som en komponent L eller andre tilstøtende den i periodisitet relativt mer stabile. system. Men disse kjedene trenger vanligvis også stabilisering, i naturen. N.P. er assosiert med dannelsen av nettverksstrukturer og med en veldig sterk intermolekylær. interaksjon sidegrupper (inkludert dannelsen av saltbroer), som et resultat av at flertallet av selv lineære N. elementer er uløselige og makroskopiske. St. du ligner retikulær N. p.
Praktisk Av interesse er lineære N. elementer, som er mest vanlige. grader ligner på organiske - de kan eksistere i samme fase, aggregerte eller avslappende tilstander, og danne lignende supermol. strukturer osv. Slike nanopartikler kan være varmebestandige gummier, glass, fiberdannende materialer osv., og har også en rekke egenskaper som ikke lenger er iboende i org. polymerer. Disse inkluderer polyfosfazener, polymere svoveloksider (med forskjellige sidegrupper), fosfater, . Visse kombinasjoner av M og L danner kjeder som ikke har noen analoger blant org. polymerer, f.eks. med et bredt ledningsbånd og . Å ha en velutviklet leilighet eller plass har et bredt ledningsbånd. struktur. En vanlig superleder ved temperaturer nær 0 K er polymeren [ЧSNЧ] X; ved forhøyede temperaturer mister den superledningsevne, men beholder sine halvlederegenskaper. Høytemperatur-superledende nanopartikler må ha en keramisk struktur, det vil si at de må inneholde oksygen i sammensetningen (i sidegruppene).
Bearbeiding av nitrat til glass, fibre, keramikk osv. krever smelting, og dette er vanligvis ledsaget av reversibel depolymerisering. Derfor brukes vanligvis modifiserende midler for å stabilisere moderat forgrenede strukturer i smelter.
Litt.: Encyclopedia of Polymers, vol. 2, M., 1974, s. 363-71; Bartenev G.M., Ultrasterke og høystyrke uorganiske glass, M., 1974; Korshak V.V., Kozyreva N.M., "Advances in Chemistry", 1979, v. 48, v. 1, s. 5-29; Uorganiske polymerer, i: Encyclopedia of polymer science and technology, v. 7, N.Y.-L.-Sydney, 1967, s. 664-91. S. Ja Frenkel.
Kjemisk leksikon. - M.: Sovjetisk leksikon. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Se hva "INORGANIC POLYMERS" er i andre ordbøker:
Polymerer hvis molekyler har uorganiske hovedkjeder og ikke inneholder organiske sideradikaler (rammegrupper). I naturen er tredimensjonale nettverk uorganiske polymerer utbredt, som i form av mineraler er en del av... ...
Polymerer som ikke inneholder CC-bindinger i den repeterende enheten, men som er i stand til å inneholde et organisk radikal som sidesubstituenter. Innhold 1 Klassifisering 1.1 Homochain polymerer ... Wikipedia
Polymerer hvis molekyler har uorganiske hovedkjeder og ikke inneholder organiske sideradikaler (rammegrupper). Tredimensjonale nettverk uorganiske polymerer, som i form av mineraler er en del av... ... er utbredt i naturen. encyklopedisk ordbok
Polymerer med en uorganisk (ikke inneholder karbonatomer) hovedkjede av et makromolekyl (se makromolekyl). Side (innramming) grupper er vanligvis også uorganiske; Imidlertid er polymerer med organiske sidegrupper ofte også klassifisert som H...
Polymerer og makromolekyler har uorganiske Ch. kjeder og inneholder ikke organiske sidekjeder. radikaler (rammegrupper). Praktisk syntetiske saker. polymer polyfosfonitrilklorid (polydiklorfasfazen) [P(C1)2=N]n. Andre er hentet fra det ... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary
Polymerer, molekyler som har uorganiske Ch. kjeder og inneholder ikke organisk. sideradikale (rammegrupper). I naturen er tredimensjonale retikulerte NP-er utbredt, som i form av mineraler er inkludert i sammensetningen av jordskorpen (for eksempel kvarts). I … … Naturlig historie. encyklopedisk ordbok
- (fra poly... og gresk meros deler del), stoffer hvis molekyler (makromolekyler) består av et stort antall repeterende enheter; Molekylvekten til polymerer kan variere fra flere tusen til mange millioner. Polymerer etter opprinnelse... Stor encyklopedisk ordbok
Ov; pl. (enhetspolymer, a; m.). [fra gresk polys numerous and meros share, part] Høymolekylære kjemiske forbindelser bestående av homogene repeterende grupper av atomer, mye brukt i moderne teknologi. Naturlige, syntetiske produkter... ... encyklopedisk ordbok
- (fra de greske polymerene som består av mange deler, forskjellige) kjemiske forbindelser med høy molekylvekt (fra flere tusen til mange millioner), hvis molekyler (makromolekyler (se makromolekyl)) består av et stort antall ... .. . Stor sovjetisk leksikon
Organiske polymerer spiller en betydelig rolle i naturen. I tillegg er de mye brukt i industrien. Deretter vurderes sammensetningen, egenskapene og bruken av organiske polymerer.
Egendommer
Materialene som vurderes består av monomerer representert av repeterende fragmenter av en struktur med flere atomer. De er koblet til tredimensjonale strukturer eller kjeder med forgrenet eller lineær form på grunn av polykondensasjon eller polymerisering. De er ofte godt synlige i strukturen.
Det skal sies at begrepet "polymerer" hovedsakelig refererer til organiske alternativer, selv om det også finnes uorganiske forbindelser.
Prinsippet for å navngi materialene som vurderes er å feste prefikset poly til navnet på monomeren.
Egenskapene til polymerer bestemmes av strukturen og størrelsen til makromolekyler.
I tillegg til makromolekyler inkluderer de fleste polymerer andre stoffer som tjener til å forbedre funksjonelle egenskaper ved å modifisere egenskaper. De presenteres:
- stabilisatorer (forhindrer aldringsreaksjoner);
- fyllstoffer (inneslutninger av forskjellige fasetilstander som tjener til å gi spesifikke egenskaper);
- myknere (øker frostmotstanden, reduserer prosesstemperaturen og forbedrer elastisiteten);
- smøremidler (lar deg unngå å feste metallelementer på utstyr som brukes i behandlingen);
- fargestoffer (tjener til dekorative formål og for å lage markeringer);
- flammehemmere (reduserer brennbarheten til noen polymerer);
- soppdrepende midler, antiseptika, insektmidler (gir antiseptiske egenskaper og motstand mot insekter og soppmugg).
I det naturlige miljøet dannes de aktuelle materialene i organismer.
I tillegg er det forbindelser nær polymerer i struktur, kalt oligomerer. Forskjellene deres består i et mindre antall enheter og en endring i de opprinnelige egenskapene når en eller flere av dem fjernes eller legges til, mens parameterne til polymerene bevares. I tillegg er det ingen klar mening om forholdet mellom disse forbindelsene. Noen anser oligomerer for å være varianter av polymerer med lav molekylvekt, mens andre anser dem for å være en egen type forbindelse som ikke har høy molekylvekt.
Klassifisering
Polymerer er differensiert ved sammensetningen av enheter til:
- organisk;
- organoelement;
- uorganisk.
Førstnevnte tjener som grunnlag for de fleste plaster.
Stoffer av den andre typen inkluderer hydrokarbon (organiske) og uorganiske fragmenter i deres enheter.
I henhold til deres struktur er de differensiert i:
- alternativer der atomer av forskjellige elementer er innrammet av organiske grupper;
- stoffer der karbonatomer veksler med andre;
- materialer med karbonkjeder innrammet av organoelementgrupper.
Alle presenterte typer har hovedkretser.
De vanligste uorganiske polymerene er aluminosilikater og silikater. Dette er de viktigste mineralene i jordskorpen.
Basert på deres opprinnelse er polymerer klassifisert i:
- naturlig;
- syntetisk (syntetisert);
- modifisert (modifiserte varianter av den første gruppen).
Sistnevnte er delt inn i henhold til produksjonsmetoden i:
- polykondensasjon;
- polymerisasjon.
Polykondensasjon er prosessen med å danne makromolekyler fra monomermolekyler som inneholder mer enn én funksjonell gruppe med frigjøring av NH 3, vann og andre stoffer.
Polymerisering refererer til prosessen med å danne makromolekyler med flere bindinger fra en monomer.
Klassifisering etter makromolekylær struktur inkluderer:
- forgrenet;
- lineær;
- tredimensjonale sy;
- trapper
Basert på deres respons på termiske effekter, er polymerer differensiert i:
- termoherdende;
- termoplast.
Stoffer av den første typen er representert av romlige varianter med en stiv ramme. Ved oppvarming gjennomgår de ødeleggelse og noen tar fyr. Dette skyldes den samme styrken til interne forbindelser og kjedeforbindelser. Som et resultat fører den termiske effekten til brudd på både kjeder og struktur, derfor oppstår irreversibel ødeleggelse.
Termoplastiske alternativer er representert av lineære polymerer som mykner reversibelt når de varmes opp og stivner når de avkjøles. Deres egenskaper blir da bevart. Plassiteten til disse stoffene skyldes brudd på intermolekylære og hydrogenbindinger av kjeder ved moderat oppvarming.
Til slutt, i henhold til deres strukturelle egenskaper, er organiske polymerer delt inn i flere klasser.
- Svake og ikke-polare termoplaster. De er presentert i varianter med en symmetrisk molekylstruktur eller med svakt polare bindinger.
- Polar termoplast. Denne typen inkluderer stoffer med en asymmetrisk molekylstruktur og egne dipolmomenter. De kalles noen ganger lavfrekvente dielektriske stoffer. På grunn av deres polaritet tiltrekker de fuktighet godt. Dessuten er de fleste av dem fuktbare. Disse stoffene skiller seg også fra forrige klasse ved å ha lavere elektrisk motstand. Dessuten er mange av de polare termoplastene preget av høy elastisitet, kjemisk motstand og mekanisk styrke. Ytterligere prosessering gjør at disse forbindelsene kan omdannes til fleksible gummilignende materialer.
- Termoherdende polymerer. Som nevnt ovenfor er dette stoffer med et romlig system av kovalente bindinger. De skiller seg fra termoplastiske alternativer i hardhet, varmebestandighet og skjørhet, en høyere elastisitetsmodul og en lavere lineær ekspansjonskoeffisient. I tillegg er slike polymerer ikke mottakelige for konvensjonelle løsningsmidler. De tjener som grunnlag for mange stoffer.
- Laminert plast. De er representert av lagdelte materialer laget av harpiksimpregnerte ark av papir, glassfiber, trefiner, stoff, etc. Slike polymerer er preget av den største anisotropien av egenskaper og styrke. Men de er til liten nytte for å lage objekter med kompleks konfigurasjon. De brukes i radio, elektroteknikk og instrumentproduksjon.
- Metall-plast. Dette er polymerer som inkluderer metallfyllstoffer i form av fibre, pulver og stoffer. Disse tilsetningsstoffene tjener til å gi spesifikke egenskaper: magnetiske, forbedre demping, elektrisk og termisk ledningsevne, absorpsjon og refleksjon av radiobølger.
Egenskaper
Mange organiske polymerer har gode elektriske isolasjonsparametre over et bredt spekter av spenninger, frekvenser og temperaturer, og ved høy luftfuktighet. I tillegg har de gode lyd- og varmeisolasjonsegenskaper. Organiske polymerer er også vanligvis preget av høy motstand mot kjemisk angrep og er ikke utsatt for råtne eller korrosjon. Til slutt har disse materialene stor styrke ved lav tetthet.
Eksemplene ovenfor viser egenskaper som er felles for organiske polymerer. I tillegg er noen av dem preget av spesifikke egenskaper: gjennomsiktighet og lav skjørhet (organisk glass, plast), makromolekylær orientering med rettet mekanisk påvirkning (fibre, filmer), høy elastisitet (gummi), rask endring i fysiske og mekaniske parametere under påvirkning av et reagens i små mengder (gummi, lær, etc.), samt høy viskositet ved lave konsentrasjoner, radiotransparens, anti-friksjonsegenskaper, diamagnetisme, etc.
applikasjon
På grunn av parametrene ovenfor har organiske polymerer et bredt spekter av bruksområder. Dermed gjør kombinasjonen av høy styrke med lav tetthet det mulig å oppnå materialer med høy spesifikk styrke (stoffer: lær, ull, pels, bomull, etc.; plast).
I tillegg til de nevnte produseres andre materialer av organiske polymerer: gummi, maling og lakk, lim, elektrisk isolerende lakk, fiber- og filmstoffer, forbindelser, bindematerialer (kalk, sement, leire). De brukes til industrielle og hjemlige behov.
Imidlertid har organiske polymerer en betydelig praktisk ulempe - aldring. Dette begrepet refererer til en endring i deres egenskaper og størrelser som følge av fysiske og kjemiske transformasjoner som skjer under påvirkning av ulike faktorer: slitasje, oppvarming, bestråling, etc. Aldring skjer gjennom visse reaksjoner avhengig av type materiale og påvirkningsfaktorer. Den vanligste blant dem er ødeleggelse, som innebærer dannelse av stoffer med lavere molekylvekt på grunn av brudd på den kjemiske bindingen til hovedkjeden. Basert på årsakene er ødeleggelse delt inn i termisk, kjemisk, mekanisk, fotokjemisk.
Historie
Polymerforskning begynte å utvikle seg på 40-tallet. XX århundre og dukket opp som et selvstendig vitenskapelig felt på midten av århundret. Dette skyldtes utviklingen av kunnskap om rollen til disse stoffene i den organiske verden og identifisering av mulighetene for bruk i industrien.
Samtidig ble det produsert kjedepolymerer på begynnelsen av 1900-tallet.
Ved midten av århundret mestret de produksjonen av elektrisk isolerende polymerer (polyvinylklorid og polystyren) og pleksiglass.
På begynnelsen av andre halvdel av århundret utvidet produksjonen av polymerstoffer på grunn av returen av tidligere produserte materialer og fremveksten av nye alternativer. Blant dem er bomull, ull, silke, lavsan. I samme periode, takket være bruken av katalysatorer, begynte produksjonen av lavtrykkspolyetylen og polypropylen og krystalliserende stereoregulære varianter. Litt senere mestret de masseproduksjonen av de mest kjente tetningsmidlene, porøse og klebende materialer, representert av polyuretaner, samt organoelementpolymerer, som skiller seg fra organiske analoger i større elastisitet og varmebestandighet (polysiloksaner).
På 60-70-tallet. Det ble laget unike organiske polymerer med aromatiske komponenter, preget av høy varmebestandighet og styrke.
Produksjonen av organiske polymerer er fortsatt i intensiv utvikling. Dette skyldes muligheten for å bruke billige materialer som kull, tilhørende gasser fra oljeraffinering og produksjon og naturgasser, sammen med vann og luft som råstoff for de fleste av dem.