Неорганічні та органічні природні полімери. Не має певної температури плавлення

52. Полімери, пластмаси Полімери – це речовини, макромолекули яких складаються з численних повторюваних елементарних ланок, які становлять однакову групу атомів. Молекулярна маса молекул становить від 500 до 1000000. У молекулах полімерів розрізняють

У природі існують елементоорганічні, органічні та неорганічні полімери. До неорганічних відносять матеріали, головний ланцюг яких неорганічний, а бічні відгалуження не є вуглеводневими радикалами. p align="justify"> До формування полімерів неорганічного походження найбільш схильні елементи III-VI груп періодичної системи хімічних елементів.

Класифікація

Органічні та неорганічні полімери активно досліджуються, визначаються нові характеристики, тому чіткої класифікації цих матеріалів ще не вироблено. Втім, можна назвати певні групи полімерів.

Залежно від структури:

• лінійні;
• плоскі;
• розгалужені;
• полімерні сітки;
• тривимірні та інші.

Залежно від атомів головного ланцюга, що утворюють полімер:

• гомоцепні типу (-M-)n - складаються з одного виду атомів;
• гетероцепні типу (-M-L-)n - складаються з різних видів атомів.

Залежно від походження:

• природні;
• штучні.

Для віднесення до неорганічних полімерів речовин, які у твердому стані є макромолекулами, необхідна також наявність у них певної анізотропії просторової будови та відповідних властивостей.

Основні характеристики

Найбільш поширеними є гетероцепні полімери, в яких відбувається чергування електропозитивних та електронегативних атомів, наприклад, B і N, P і N, Si і O. Отримати гетероцепні неорганічні полімери (НП) можна за допомогою реакцій поліконденсації. Поліконденсація оксоаніонів прискорюється в кислому середовищі, а поліконденсація гідратованих катіонів - у лужному. Поліконденсація може бути проведена як у розчині, так і за наявності високої температури.

Багато гетероцепних неорганічних полімерів можна отримати тільки в умовах високотемпературного синтезу, наприклад, безпосередньо з простих речовин. Утворення карбідів, які є полімерними тілами, відбувається за взаємодії деяких оксидів з вуглецем, а також за наявності високої температури.

Довгі гомоланцюгі ланцюги (зі ступенем полімеризації n>100) утворюють карбон і p-елементи VI групи: сірка, селен, телур.

Неорганічні полімери: приклади та застосування

Специфіка НП полягає у освіті полімерних з регулярною тривимірною структурою макромолекул. Наявність жорсткого каркасу хімічних зв'язків надає таким сполукам значної твердості.

Зазначене властивість дозволяє використовувати як неорганічні полімери. Застосування цих матеріалів знайшло найширше застосування у промисловості.

Виняткова хімічна та термічна стійкість НП є також цінною властивістю. Наприклад, армуючі волокна, виготовлені з органічних полімерів, стійкі на повітрі до температури 150-220? Тим часом борне волокно та його похідні залишаються стійкими до температури 650? Саме тому неорганічні полімери є перспективними для створення нових хімічно та термостійких матеріалів.

Практичне значення також мають НП, які одночасно є і наближаються за властивостями до органічних і зберігають свої специфічні властивості. До таких відносять фосфати, поліфосфазени, силікати, полімерні з різними бічними групами.

Полімери вуглецю

Завдання: "Наведіть приклади неорганічних полімерів", - часто зустрічається в підручниках з хімії. Доцільно його виконувати із згадкою найвидатніших НП – похідних вуглецю. Адже сюди входять матеріали з унікальними характеристиками: алмази, графіт та карбін.

Карбін - штучно створений, маловивчений лінійний полімер з неперевершеними показниками міцності, які не поступаються, а згідно з рядом досліджень і перевершують графен. Втім, карбін – речовина таємнича. Адже не всі вчені визнають його існування як самостійний матеріал.

Зовні виглядає як металокристалічний чорний порошок. Має напівпровідникові властивості. Електропровідність карбину значно збільшується під впливом світла. Він не втрачає цих властивостей навіть за температури до 5000 ˚С, що набагато вище, ніж для інших матеріалів подібного призначення. Отримано матеріал у 60-х В.В. Коршаком, А.М. Сладковим, В.І. Касаточкіним та Ю.П. Кудрявцевим шляхом каталітичного окиснення ацетилену. Найскладніше було визначити вид зв'язків між атомами вуглецю. Згодом було отримано речовину лише з подвійними зв'язками між атомами вуглецю в Інституті елементоорганічних сполук АН СРСР. Нову сполуку назвали полікумулен.

Графіт - у цьому впорядкованість поширюється лише у площині. Його шари з'єднані не хімічними зв'язками, а слабкими міжмолекулярними взаємодіями, тому проводить тепло і струм і пропускає світло. Графіт та його похідні – досить поширені неорганічні полімери. Приклади їх використання від олівців до атомної промисловості. Окислюючи графіт, можна отримати проміжні продукти окиснення.

Діамант - його властивості принципово інші. Алмаз є просторовим (тривимірним) полімером. Усі атоми вуглецю скріплюються між собою міцними ковалентними зв'язками. Тому цей полімер є дуже міцним. Діамант не проводить струм і тепло, має прозору структуру.

Полімери бору

Якщо вас спитають про те, які неорганічні полімери вам відомі, сміливо відповідайте – полімери бору (-BR-). Це досить великий клас НП, широко застосовується у промисловості та науці.

Карбід бору - його формула правильніше виглядає так (B12C3)n. Його елементарний осередок - ромбоедричний. Каркас утворюють дванадцять ковалентно зв'язаних атомів бору. А в середині його – лінійна група із трьох ковалентно зв'язаних атомів вуглецю. В результаті утворюється дуже міцна конструкція.

Бориди - їх кристали утворені подібно до вищеописаного карбіду. Найбільш стійкий з них HfB2, який плавиться лише за температури 3250 °C. Найбільшою хімічною стійкістю відзначається TaB2 – на нього не діють ні кислоти, ні їх суміші.

Нітрид бору – його часто називають білим тальком за подібність. Ця схожість справді лише зовнішня. Структурно він аналогічний до графіту. Отримують його, нагріваючи бор або його оксид в атмосфері аміаку.

Боразон

Ельбор, боразон, кіборит, кінгсонгіт, кубоніт – надтверді неорганічні полімери. Приклади застосування: виготовлення абразивних матеріалів, обробка металів. Це хімічно інертні речовини з урахуванням бору. За твердістю ближче за інші матеріали до алмазів. Зокрема, боразон залишає подряпини на алмазі, останній також залишає подряпини на кристалах боразону.

Втім, ці НП мають кілька переваг перед натуральними алмазами: у них більша термостійкість (витримують температуру до 2000 °C, алмаз же руйнується при показниках у межах 700-800 °C) і висока стійкість до механічних навантажень (вони не такі тендітні). Боразон був отриманий при температурі 1350 ° C і тиск 62000 атмосфер Робертом Венторфом в 1957 році. Аналогічні матеріали ленінградськими вченими було отримано 1963 року.

Неорганічні полімери сірки

Гомополімер – ця модифікація сірки має лінійну молекулу. Речовина не є стійкою, при коливаннях температури розпадається на октаедричні цикли. Утворюється у разі різкого охолодження розплаву сірки.

Полімерна модифікація сірчистого ангідриду. Дуже схожа на азбест, має волокнисту структуру.

Полімери селену

Сірий селен – полімер зі спіралеподібними лінійними макромолекулами, вкладеними паралельно. У ланцюгах атоми селену пов'язані ковалентно, а макромолекули пов'язані молекулярними зв'язками. Навіть розплавлений чи розчинений селен не розпадається окремі атоми.

Червоний чи аморфний селен теж полімер ланцюгової, але малоупорядкованої структури. У температурному проміжку 70-90 ˚С він набуває каучукоподібних властивостей, переходячи у високоеластичний стан, чим нагадує органічні полімери.

Карбід селену, або гірський кришталь. Термічно та хімічно стійкий, досить міцний просторовий кристал. П'єзоелектрик та напівпровідник. У штучних умовах його отримали при реакції та вугілля в електропечі за температури близько 2000 °C.

Інші полімери селену:

• Моноклінний селен - більш упорядкований, ніж аморфний червоний, але поступається сірому.
• Діоксид селену, або (SiO2)n - є тривимірним сітчастим полімером.
• Азбест - полімер оксиду селену волокнистої структури.

Полімери фосфору

Існує багато модифікацій фосфору: білий, червоний, чорний, коричневий, фіолетовий. Червоний - НП дрібнокристалічної будови. Виходить нагріванням білого фосфору без доступу повітря при температурі 2500 ˚С. Чорний фосфор отриманий П. Бріджмен за таких умов: тиск 200000 атмосфер при температурі 200 °C.

Фосфорнітридхлориди - сполуки фосфору з азотом та хлором. Властивості цих речовин змінюються із зростанням маси. А саме зменшується їх розчинність у органічних речовинах. Коли молекулярна маса полімеру досягає кількох тисяч одиниць, утворюється каучукоподібна речовина. Це єдиний досить термостійкий безвуглецевий каучук. Він руйнується лише за температури понад 350 °C.

Висновок

Неорганічні полімери здебільшого - речовини з унікальними характеристиками. Їх застосовують на виробництві, будівництві, для розробки інноваційних і навіть революційних матеріалів. У міру вивчення властивостей відомих НП та створення нових сфера їх застосування розширюється.

До неорганічних належать полімери, макромолекули.
яких мають неорганічні головні ланцюги і містять органічних бічних радикалів (обертають груп).

Неорганічні полімери класифікуються за походженням (синтетичні та природні), конфігурації макромолекул (лінійні, розгалужені, сходові, регулярні та нерегулярні плоскосітчасті, регулярні та нерегулярні просторово-сітчасті і т. д.), хімічній структурі головного ланцюга - го гетероатомні). Природні неорганічні полімери, які стосуються групи сітчастих, надзвичайно поширені у вигляді мінералів входять до складу земної кори.

Неорганічні полімери відрізняються за хімічними та фізичними властивостями від органічних або елементоорганічних полімерів головним чином різною електронною структурою головного ланцюга та відсутністю органічних груп, що обрамляють. Область існування неорганічних полімерів обмежена елементами ІІІ-ІV груп Періодичної системи. Більшість неорганічних полімерів відноситься до категорії мінералів і кремнійсодержащих матеріалів.

Бентоніти

Бентонітові глини – дешева природна сировина. Завдяки своїм фізико-хімічним властивостям вони привернули велику увагу дослідників усього світу. Бентоніти є дисперсними системами розміром частинок менше 0,01 мм.

Глинисті мінерали мають складний склад і представляють переважно алюмогідросилікати.

Відмінність у будові кристалічних ґрат обумовлює різну ступінь дисперсності глинистих мінералів. Ступінь дисперсності каолінітових частинок невелика і визначається порядком декількох мікрон, тоді як монтморилоніти при розпаді диспергуються до елементарних осередків.

Бентоніти характеризуються активною фізико-хімічною взаємодією з водою. Внаслідок утворення гідратної оболонки частки глинистих мінералів здатні міцно утримувати воду.

Широке застосування знайшли бентоніти у виробництві зубних паст. За існуючими рецептурами до зубних паст входять до 50% гліцерину. Однак виробництво гліцерину обмежене дефіцитністю сировини, тому необхідно знайти дешевший і доступніший замінник гліцерину.

Гліцерин у зубних пастах сприяє стабілізації твердих нерозчинних у воді речовин, запобіганню пасти від висихання, зміцненню зубної емалі та у великих концентраціях консервує їх. Для стабілізації твердих нерозчинних речовин останнім часом широко використовуються монтморіллонітові глини. Запропоновано також використовувати в зубних пастах замість карбоніту кальцію як абразивний засіб каолініт. Використання глинистих мінералів (монтморилоніту у вигляді 8% гелю та каолініту) у зубних пастах дозволяє звільнити значну кількість гліцерину (до 27%) без погіршення їх властивостей, особливо при тривалому зберіганні.

Монтморилоніти можуть бути використані для підвищення в'язкості супозиторних основ у супозиторіях, що містять велику кількість лікарських препаратів. Встановлено, що додавання 5-15% монтморилоніту підвищує в'язкість супозиторної основи, що забезпечує рівномірний розподіл суспендованих лікарських речовин в основі. Завдяки їх адсорбційним властивостям глинисті мінерали використовують для очищення різних антибіотиків, ферментів, білків, амінокислот, вітамінів.

АЕРОСИЛИ

Аеросили, так само як і бентоніти, відносяться до неорганічних полімерів. На противагу бентонітам, які є природною сировиною, аеросили відносяться до синтетичних продуктів.

Аеросилколоїдальний двоокис кремнію, що є дуже легким білим порошком, який в тонкому шарі здається прозорим, блакитним. Це високодисперсний, мікронізований порошок з розміром частинок від 4 до 40 мкм (переважно 10-30 мкм), щільністю 2,2 г/см3. Особливість аеросилу полягає у його великій питомій поверхні - від 50 до 400м2/р.

Існує кілька марок аеросилу, які різняться в основному за величиною питомої поверхні, ступеня гідрофільності або гідрофобності, а також поєднань аеросилу з іншими речовинами. Стандартний аеросил марок 200, 300, 380 має гідрофільну поверхню.

Аеросил отримують в результаті парофазного гідролізу чотирихлористого коємнію в полум'ї водню при температурі 1100-1400°С.

Численними дослідженнями встановлено, що аеросил при застосуванні внутрішньо добре переноситься хворими та є ефективним засобом при лікуванні захворювань шлунково-кишкового тракту та інших запальних процесів. Є відомості, що аеросил сприяє скороченню гладкої мускулатури та судин і має бактерицидні властивості.

Завдяки фармакологічній активності аеросилу він знайшов широке застосування у фармації у різних лікарських формах як при створенні нових, так і при вдосконаленні існуючих.

Аеросил широко застосовується для стабілізації суспензій з різним дисперсійним середовищем і масляних суспензійних лініментів. Введення аеросилу до складу масляних та водно-спиртово-гліцеринових суспензійних лініментів сприяє підвищенню седиментаційної та агрегативної стійкості цих систем створенню досить міцної просторової структури, здатної утримати в осередках іммобілізовану рідку фазу із суспендованими частинками. Встановлено, що осадження частинок твердої фази в стабілізованих аеросилом олійних лініментах відбувається у 5 разів повільніше, ніж у нестабілізованих.

У водних і водно-спиртових суспензіях стабілізуюча дія аеросілу обумовлена ​​переважно електростатичними силами.

Однією з властивостей аеросилу є його здатність, що заглушує. Ця властивість використовується для отримання аеросилсодержащих гелів з метою використання їх як мазевих основ, або є самостійними лікарськими препаратами при лікуванні ран, виразок, опіків.

Вивчення біологічних властивостей аеросилсодержащих гелів показало, що вони не мають подразнюючої та загальнотоксичної дії.

Для мазей неоміцинових та неоміцин-преднізолонових (з вмістом неоміцину сульфату та преднізолону ацетату відповідно 2 та 0,5%) запропоновано есилон-аеросильну основу. Мазі, що містять аеросил, гідрофобні, легко видавлюються з туб, добре утримуються на шкірі і мають пролонгуючу дію.

Аеросил знаходить широке застосування як допоміжна речовина у виробництві таблеток: він скорочує час розпаду таблеток, полегшує гранулювання та гідрофілювання ліпофільних лікарських речовин, покращує плинність, дозволяє вводити несумісні та хімічно нестійкі лікарські речовини.

Введення аеросилу в супозиторну масу сприяє підвищенню в'язкості, регуляції інтервалу плавання, надає масі гомогенний характер і зменшує розшарування, забезпечує рівномірний розподіл лікарських речовин та більш високу точність дозування, дозволяє вводити рідкі та гігроскопічні речовини. Супозиторії, що містять аеросил, не подразнюють слизову оболонку прямої кишки. У таблетках аеросил використовується для збереження їх у сухому вигляді.

Аеросил входить до складу зуболікарського пломбувального матеріалу як наповнювач, що забезпечує хороші структурно-механічні властивості пломбувального матеріалу. Він використовується також у різних лосьйонах, що застосовуються у парфумерії та косметиці.

Висновок

При підведенні підсумків курсової роботи, можна зробити висновок про суттєву роль високомолекулярних сполук у технології лікарських засобів. З наведеної класифікації видно, наскільки широкий спектр використання сполук, а звідси випливає висновок про ефективність їх використання у фармацевтичному виробництві. У багатьох випадках нам не обійтися без їхнього використання. Це має місце у використанні пролонгованих лікарських форм для збереження стабільності препарату при його зберіганні, упаковки готових препаратів. Важливу роль високомолекулярні речовини грають при отриманні нових лікарських форм (наприклад ТДС).

Але не тільки у фармації високомолекулярні сполуки знайшли своє застосування. Ефективне використання їх у таких галузях як харчова, при виробництві СМС, у хімічному синтезі, а також інших галузях.

На сьогоднішній день, я вважаю, що сполуки, що розглядаються мною, повною мірою використовуються у фарм виробництві, але все ж, хоча методи та способи їх використання давно відомі і зарекомендували себе з позитивного боку, все глибше продовжують вивчати їх роль і цілі при виробництві лікарських препаратів.

Список литературы

1. Біофармація: Навч. для студ. фармац. вузів та фак. / А.І. Тихонов, Т.Г. Ярних, І.А. Зупанець та ін; За ред. А.І. Тихонова. - Х.: Вид-во НФаУ; Золоті сторінки, 2003. - 240 с. ;

2. Гельфман М.І. Колоїдна хімія/Гельфман М.І., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. - С.Пб. та ін: Лань, 2003. – 332 с.;

3. Євстратова К.І., Купіна Н.А., Малахова Є.Є. Фізична та колоїдна хімія: Навч. для фармац. вузів та факультетів / За ред. К.І. Євстратової. - М.: Вищ. шк., 1990. - 487 с.;

4. Машковський М.Д. Лікарські засоби: У 2 т. - 14-е вид., Перероб., Випр. та дод. - М.: ТОВ «Видавництво Нова Хвиля», 2000. - Т. 1. - 540 с.;

5. Полімери медичного призначення / Под ред. Сено Манабу. - М.: Медицина, 1991. - 248 с.;

6. Тихонов А.І., Ярних Т.Г. Технологія ліків: Навч. для фармац. вузів та фак.: Пер. з укр. / За ред. А.І. Тихонова. - Х.: Вид-во НФаУ; Золоті сторінки, 2002. - 704 с.;

7. Фрідріхсберг Д.А. Курс колоїдної хімії: Підручник для вузів. - 2-ге вид., перераб. та дод. – Л.: Хімія, 1984. – 368 с.;

8. Фармацевтична технологія: технологія лікарських форм. За ред. І.І. Краснюка та Г. В. Михайлової, - М: «Академія», 2004 р., 464с.;

9. Енциклопедії полімерів, т. 1, ред. Ст А. Каргін, М., 1972 - 77с;

10. Шур А.М., Високомолекулярні сполуки, 3 видавництва, М., 1981;

11. Алюшин М.Т. Силікони у фармації, - М., 1970. - 120с.;

12. Муравйов І.А. Фізико-хімічні аспекти використання основотворчих та допоміжних речовин у лікарських суспензійних системах: навч. посібник/І.А. Муравйов, В.Д. Козьмін, І.Ф. Кононіхіна. - Ставрополь, 1986. - С.61;

13. ПАР та ВМС у технології лікарських форм. Лікарські засоби. Економіка, технологія та перспективи отримання. Огляд інформації/Г.С. Башура, О.М. Клименко, З.М. Ленушко та інших. – М.: ВНИИСЖТИ, 1988. – вип. 12. - 52с.;

14. Полімери у фармації / За ред. А.І. Тенцової та М.Т. Алюшин. - М., 1985. 256с.

15. ru.wikipedia.org/wiki/Полімер

16. www. pharm vestnik. ru