Polimer anorganik: contoh dan aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Di alam, terdapat organoelemen, polimer organik dan anorganik. Bahan anorganik termasuk bahan yang rantai utamanya anorganik, dan cabang sampingnya bukan radikal hidrokarbon. Unsur golongan III-VI dari sistem periodik unsur kimia paling rentan terhadap pembentukan polimer asal anorganik.

Klasifikasi

Polimer organik dan anorganik sedang dipelajari secara aktif, karakteristik barunya sedang ditentukan, sehingga klasifikasi yang jelas dari bahan-bahan ini belum dikembangkan. Namun, kelompok polimer tertentu dapat dibedakan.

Tergantung pada strukturnya:

• linier;
• flat;
• bercabang;
• jaring polimer;
• tiga dimensi dan lainnya.

Bergantung pada atom tulang punggung yang membentuk polimer:

• homochain type (-M-)n – terdiri dari satu jenis atom;
• tipe heterochain(-M-L-)n - terdiri dari berbagai jenis atom.

Tergantung asalnya:

• alami;
• buatan.

Untuk mengklasifikasikan zat yang merupakan makromolekul dalam keadaan padat sebagai polimer anorganik, mereka juga harus memiliki anisotropi tertentu dari struktur spasial dan sifat yang sesuai.

Fitur Utama

Lebih umum adalah polimer heterochain, di mana terjadi pergantian atom elektropositif dan elektronegatif, misalnya, B dan N, P dan N, Si dan O. Mendapatkan polimer anorganik heterochain (NP) dapat menggunakan reaksi polikondensasi. Polikondensasi oksoanion dipercepat dalam media asam, sedangkan polikondensasi kation terhidrasi dipercepat dalam media basa. Polikondensasi dapat dilakukan baik dalam larutan maupun dalam padatan dengan adanya suhu tinggi.

Banyak polimer anorganik heterochain hanya dapat diperoleh dalam kondisi sintesis suhu tinggi, misalnya, langsung dari zat sederhana. Pembentukan karbida, yang merupakan badan polimer, terjadi ketika oksida tertentu berinteraksi dengan karbon, serta dengan adanya suhu tinggi.

Rantai homochain yang panjang (dengan derajat polimerisasi n>100) membentuk unsur-unsur karbon dan golongan VI: belerang, selenium, telurium.

Polimer anorganik: contoh dan aplikasi

Kekhususan NP terletak pada pendidikanbadan kristal polimer dengan struktur makromolekul tiga dimensi yang teratur. Kehadiran kerangka kaku ikatan kimia memberikan senyawa tersebut dengan kekerasan yang signifikan.

Properti ini memungkinkan untuk menggunakan polimer anorganik sebagai bahan abrasif. Penggunaan bahan-bahan ini telah menemukan aplikasi terluas di industri.

Ketahanan kimia dan termal yang luar biasa dari NP juga merupakan properti yang berharga. Misalnya, serat penguat yang terbuat dari polimer organik stabil di udara hingga suhu 150-220 C. Sementara itu, serat boron dan turunannya tetap stabil hingga suhu 650. Itulah mengapa polimer anorganik menjanjikan untuk menciptakan bahan kimia dan tahan panas baru.

Nilai praktis juga dari NP, yang keduanya memiliki sifat yang dekat dengan organik, dan mempertahankan sifat spesifiknya. Ini termasuk fosfat, polifosfazen, silikat, oksida sulfur polimer dengan berbagai gugus samping.

polimer karbon

Tugas: “Berikan contoh polimer anorganik,” sering ditemukan di buku teks kimia. Dianjurkan untuk melakukannya dengan menyebutkan NP - turunan karbon yang paling menonjol. Lagi pula, ini termasuk bahan dengan karakteristik unik: berlian, grafit, dan karabin.

Carbine adalah polimer linier yang dibuat secara artifisial, dipelajari sedikit dengan indikator kekuatan tak tertandingi yang tidak kalah, tetapi menurut sejumlah penelitian danlebih unggul dari graphene. Namun, karabin adalah zat misterius. Lagi pula, tidak semua ilmuwan mengakui keberadaannya sebagai materi independen.

Dari luar terlihat seperti bubuk hitam kristal-logam. Ini memiliki sifat semikonduktor. Konduktivitas listrik carbyne meningkat secara signifikan di bawah aksi cahaya. Itu tidak kehilangan sifat-sifat ini bahkan pada suhu hingga 5000, yang jauh lebih tinggi daripada bahan lain untuk tujuan ini. Materi itu diterima pada tahun 60-an oleh V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin dan Yu. P. Kudryavtsev dengan oksidasi katalitik asetilen. Hal yang paling sulit adalah menentukan jenis ikatan antar atom karbon. Selanjutnya, zat dengan hanya ikatan rangkap antara atom karbon diperoleh di Institute of Organoelement Compounds dari USSR Academy of Sciences. Senyawa baru tersebut diberi nama polikumulen.

Grafit - dalam bahan ini pemesanan polimer hanya meluas di bidang. Lapisan-lapisannya tidak dihubungkan oleh ikatan kimia, tetapi oleh interaksi antarmolekul yang lemah, sehingga ia menghantarkan panas dan arus dan tidak mentransmisikan cahaya. Grafit dan turunannya adalah polimer anorganik yang cukup umum. Contoh penggunaannya: dari pensil hingga industri nuklir. Dengan mengoksidasi grafit, produk oksidasi antara dapat diperoleh.

Diamond - sifat dasarnya berbeda. Berlian adalah polimer spasial (tiga dimensi). Semua atom karbon disatukan oleh ikatan kovalen yang kuat. Karena polimer ini sangat tahan lama. Berlian tidak menghantarkan arus dan panas, memiliki struktur transparan.

polimer boron

Jika Anda ditanya tentang polimer anorganik apa yang Anda ketahui, jangan ragu untuk menjawab - polimer boron (-BR-). Ini adalah kelas NP yang cukup luas, banyak digunakan dalam industri dan sains.

Boron karbida - rumusnya lebih tepat seperti ini (B12C3) n. Sel satuannya adalah rombohedral. Kerangka ini dibentuk oleh dua belas atom boron yang terikat secara kovalen. Dan di tengahnya adalah kelompok linier dari tiga atom karbon yang terikat secara kovalen. Hasilnya adalah struktur yang sangat kuat.

Borida - kristalnya terbentuk mirip dengan karbida yang dijelaskan di atas. Yang paling stabil adalah HfB2, yang meleleh hanya pada 3250 °C. TaB2 terkenal dengan ketahanan kimia tertinggi - baik asam maupun campurannya tidak bekerja padanya.

Boron nitrida - sering disebut sebagai bedak putih karena kemiripannya. Kesamaan ini benar-benar hanya dangkal. Secara struktural, ini mirip dengan grafit. Dapatkan dengan memanaskan boron atau oksidanya dalam atmosfer amonia.

Borazon

Siku, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite adalah polimer anorganik superkeras. Contoh penerapannya: pembuatan roda gerinda, bahan abrasif, pemrosesan logam. Ini adalah zat kimia inert berdasarkan boron. Kekerasan lebih dekat dari bahan lain ke berlian. Secara khusus, borazon meninggalkan goresan pada berlian, yang terakhir juga meninggalkan goresan pada kristal borazon.

Namun, ND ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan berlian alami: mereka memiliki lebih banyaktahan panas (menahan suhu hingga 2000 ° C, berlian dihancurkan dengan laju di kisaran 700-800 ° C) dan ketahanan tinggi terhadap tekanan mekanis (tidak begitu rapuh). Borazon diperoleh pada suhu 1350 °C dan tekanan 62.000 atmosfer oleh Robert Wentorf pada tahun 1957. Bahan serupa diperoleh oleh ilmuwan Leningrad pada tahun 1963.

Polimer sulfur anorganik

Homopolimer - modifikasi belerang ini memiliki molekul linier. Substansi tidak stabil, dengan fluktuasi suhu, ia pecah menjadi siklus oktahedral. Ini terbentuk dalam kasus pendinginan tajam dari lelehan belerang.

Modifikasi polimer belerang dioksida. Sangat mirip dengan asbes, memiliki struktur berserat.

Polimer selenium

Selenium abu-abu adalah polimer dengan makromolekul linier heliks yang bersarang secara paralel. Dalam rantai, atom selenium terikat secara kovalen, sedangkan makromolekul dihubungkan oleh ikatan molekul. Bahkan selenium cair atau terlarut tidak terurai menjadi atom individu.

Selenium merah atau amorf juga merupakan polimer rantai, tetapi strukturnya sedikit teratur. Dalam kisaran suhu 70-90, ia memperoleh sifat seperti karet, berubah menjadi keadaan yang sangat elastis, yang menyerupai polimer organik.

Selenium karbida, atau kristal batu. Kristal spasial yang stabil secara termal dan kimia, cukup kuat. Piezoelektrik dan semikonduktor. Di bawah kondisi buatan, itu diperoleh dengan mereaksikan pasir kuarsa dan batu bara dalam tungku listrik pada suhu sekitar 2000 ° C.

Polimer Selenium Lainnya:

• Monoklinikselenium - lebih teratur daripada merah amorf, tetapi lebih rendah dari abu-abu.
• Selenium dioksida, atau (SiO2)n, adalah polimer jaringan tiga dimensi.
• Asbes adalah polimer selenium oksida dengan struktur berserat.

Polimer fosfor

Ada banyak modifikasi fosfor: putih, merah, hitam, coklat, ungu. Merah - NP struktur kristal halus. Itu diperoleh dengan memanaskan fosfor putih tanpa udara pada suhu 2500. Fosfor hitam diperoleh oleh P. Bridgman dalam kondisi berikut: tekanan 200.000 atmosfer pada suhu 200 °C.

Fosfornitrida klorida adalah senyawa fosfor dengan nitrogen dan klorin. Sifat-sifat zat ini berubah dengan bertambahnya massa. Yaitu, kelarutannya dalam zat organik berkurang. Ketika berat molekul polimer mencapai beberapa ribu unit, zat karet terbentuk. Ini adalah satu-satunya karet bebas karbon yang cukup tahan panas. Ini hanya rusak pada suhu di atas 350 °C.

Kesimpulan

Polimer anorganik sebagian besar adalah zat dengan karakteristik unik. Mereka digunakan dalam produksi, konstruksi, untuk pengembangan bahan inovatif dan bahkan revolusioner. Saat properti dari NP yang diketahui dipelajari dan yang baru dibuat, cakupan aplikasinya meluas.