Неорганічні полімери Неорганічні полімери сірки

Неорганічні полімери

Практичний інтерес представляють лінійні неорганічні полімери, які є наиб. ступеня подібні до органічних - можуть існувати в тих же фазових, агрегатних або релаксаційних станах, утворювати аналогічні надмол. структури тощо. Такі неорганічні полімери можуть бути термостійкими каучуками, склом, волокноутворюючими і т.п., а також виявляти ряд св-в, вже не властивих орг. полімерів. До них відносяться поліфосфазени, полімерні оксиди сірки (з різними бічними групами), фосфати, силікати.

Переробка неорганічних полімерів у скла, волокна, ситали, кераміку тощо вимагає плавлення, а воно, як правило, супроводжується оборотноюдеполімеризацією. Тому зазвичай використовують модифікуючі добавки, що дозволяють стабілізувати в розплавах помірно розгалужені структури.

Силікони

Ви раніше зустрічали неорганічні полімери; якщо не на цих сторінках, то принаймні у повсякденному житті ви, ймовірно, вже бачили десь силіконовий полімер. Силікони є одним із найбільш часто зустрічаються неорганічних полімерів. Вони виглядають ось так:

Насправді їх слід називати полісилоксанами. Зв'язок між атомами кремнію та кисню дуже міцна, але дуже гнучка. Тому силікони можуть витримувати високі температури, не розкладаючись при цьому, але вони мають дуже низькі температури склування. Вам, напевно, раніше десь уже доводилося зустрічати гуму або замазку, зроблену з силіконів.

Полісилани

Було витрачено чимало часу для того, щоб це сталося, але атоми кремнію все-таки були збудовані у довгі полімерні ланцюжки. Вже десь у 20-ті чи 30-ті роки ХХ століття хіміки почали здогадуватися, що органічні полімери виготовлені з довгих вуглецевих ланцюжків, але серйозні дослідження полісіланів були проведені до кінця сімдесятих років.

Раніше, в 1949 році, в той час, коли письменник Курт Воннегут працював у відділі компанії Дженерал Електрик зі зв'язків з громадськістю, К. А. Буркхард (C.A. Burkhard) працював у відділі дослідження та розвитку тієї ж фірми. Він винайшов полісилан під назвою полідиметилсилан, але ця речовина ні на що не годилася. Воно виглядало ось так:

Воно утворювало кристали, які були настільки міцними, що ніщо не могло їх розчинити. Буркхард намагався нагріти їх, але вони не плавилися при температурах нижче 250 o C, За більш високої температури вони розкладалися, так і не розплавившись. Це робило полідиметилсилан досить марним. Отримано цю речовину при реакції металевого натрію з дихлордиметилсиланом ось так:

Це важливо, оскільки в сімдесятих роках ХХ століття деякі вчені почали розуміти, як робити маленькі молекули з атомів кремнію. Так, самі того не чекаючи, вони зробили щось дуже подібне до того, що раніше зробив Буркхард. Вони змусили металевий натрій взаємодіяти з дихлордиметилсиланом, але вони також додали до цієї суміші кілька дихлорметилфенилсилана. І вгадайте, що сталося? Я підкажу вам: вони не отримали потрібні їм структури. Те, що в них вийшло, було таким сополімером:

Можливо, зрозуміліше стане, якщо намалювати цей сополімер ось таким чином:

Чи бачите, ці фенільні групи починають заважати, коли полімер намагається кристалізуватися, тому такій речовині меншою мірою притаманні кристалічні властивості, ніж полідиметилсилану. Це означає, що воно розчинне і його можна обробляти, перетворювати та вивчати.

Ну, і на що ці речовини годяться? Полісилани цікаві, оскільки можуть проводити електричний струм. Зрозуміло, не так добре, як мідь, але набагато краще, ніж ви могли б очікувати від полімеру, і це гідно дослідження. Вони також дуже термостійкі, їх можна нагрівати до 300 oC. Але якщо ви нагрієте їх до більш високих температур, то ви можете отримати з них карбід кремнію, який є корисним абразивним матеріалом.

Полімери германію та олова

Добре, якщо кремній може утворювати довгі полімерні ланцюжки, то що можна сказати про інші хімічні елементи четвертої групи таблиці Менделєєва? Чи можна зробити полімери з Німеччини? Ви можете мені повірити, що вони існують! Ви можете зробити полімерні ланцюжки не тільки з Німеччини, але навіть і з атомів олова! Такі полімери називаються, відповідно, германій-містять і олово-полімери, що містять.

Полімери олова унікальні, цікаві, чудові, просто незвичайні, оскільки вони є єдиними відомими полімерами, основний ланцюг яких виготовлений цілком з атомів металів. Як і полісилани, полімери германію та олова (полігермани та полістанілени) вивчаються на предмет їх використання як провідники електрики.

Поліфосфазени

Мені дуже шкода вам про це повідомляти, але елементи четвертої групи таблиці Менделєєва ми закінчилися. Так що останній неорганічний полімер, який ми сьогодні розглянемо, повинен бути зроблений з чогось іншого. І це щось – фосфор та азот. Як і полісилоксани, поліфосфазени зроблені з атомів, що чергуються. В даному випадку в основному ланцюжку у нас чергуються атоми фосфору та кремнію, ось так:

Такий основний ланцюжок дуже гнучкий, як і основний ланцюжок полісилоксанів, тому поліфосфазени є хорошими еластомерами. Вони також є дуже добрими електричними ізоляторами.

Поліфосфазени одержують у дві стадії:

Спочатку ми беремо п'ятихлористий фосфор і діємо на нього хлоридом амонію для одержання хлорованого полімеру. Потім ми обробляємо його спиртовою сіллю натрію, що дає нам ефірзаміщений поліфосфазен.

На сьогоднішній день існує безліч неорганічних полімерів. Основна їх частина є природними сполуками, проте сучасні технології дозволяють штучно отримувати неорганічні полімери. Як правило, їх виробництво вимагає високого тиску і температури, при цьому основою є чиста речовина, а способи залишаються ті ж, що і при отриманні органічних полімерів (наприклад, полімеризація). Характерними властивостями неорганічних полімерів є їхня стійкість до хімічних впливів і термічна стійкість. Крім того, багато з цих полімерів є твердим, але досить крихким матеріалом. Поясненням цього є просторова кристалічна структура чи надмірна наявність іонів у хімічному зв'язку. Серед найвідоміших неорганічних полімерних матеріалів є графіт, мінеральне скло, кераміка, алмази, азбест, кварц, слюда.

Елементи хімічної таблиці можуть утворювати різні полімерні ланцюги. Наприклад, сірка, селен і телур утворюють лінійні ланцюги, які відповідно до ковалентності атомів, згортаються у спіралі. Ті хімічні елементи, які належать до головної підгрупи III – V груп, можуть формувати, як лінійні ланцюги, і плоскі чи просторові структури неорганічних полімерів. Основу полімерних ланцюжків найчастіше складають оксиди кремнію, алюмінію та інших металів. Вони формують найширшу групу неорганічних полімерних матеріалів – силікати та алюмосилікати. Крім того, вони є суттєвою частиною земної кори. Структура молекулярного ланцюга силікатів може бути ланцюжковою, сходовою, шаруватою та тривимірною. Кожна з цих структур надає неорганічним матеріалам певні, характерні лише їм, властивості. Наприклад, сходова структура передбачає наявність двох паралельних молекулярних ланцюжків, з'єднаних атомами кисню. Саме ці зв'язки забезпечують наявність нових властивостей, які дозволяють віднести отримані матеріали до волокнистих (азбест). Ще однією рисою, що характеризує неорганічні полімери, є шарувата структура. Великі відстані між шарами забезпечують відповідним речовинам (тальк, слюда) легке розщеплення. Якщо ланцюг містить метали, які можуть взаємодіяти з водою, то при цьому відбувається ще більше збільшення наявної відстані між шарами. Це може призвести до набухання неорганічного матеріалу. Силікати, що мають тривимірну структуру, характеризуються гарною водонепроникністю, твердістю та жорсткістю. Як правило, відповідають таким характеристикам різновиду кварцу: топаз, яшма, агат, гірський кришталь та інші.

Неорганічні стекла та технічна кераміка

Неорганічні стекла.Сітали.Технічна кераміка.Елементи технологіїі застосування конструкційної кераміки.

Хімічний склад скла та його свойства.Класифікація неорганічного скла.

У сучасному матеріалознавстві дедалі більше чільне місце починають займати різні неорганічні речовини. Багато хто з них використовують у вигляді кристалів: кварц (SiO2), корунд (a-AI2O3) і пофарбовані кристали цього оксиду - сапфір, рубін та ін, а також рутил (ТiO2), нітриди, сульфіди і т.д. Однак у набагато більших масштабах ці ж неорганічні речовини використовують ваморфний стан у вигляді скла.

Найбільш поширене скло на основі діоксиду кремнію - силікатне скло. Широко використовують також алюмо-силікатні, боросилікатні скла.

Неорганічне скло - це хімічно складний, аморфний, макроскопічно ізотропний матеріал, що має механічні властивості крихкого твердого тіла. Скло виходить після охолодження розплаву суміші неорганічних сполук (переважно оксидів). Їх властивості однакові у всіх напрямах, тобто. вони ізотропні. При нагріванні вони не плавляться за постійної температури, як кристали, а поступово розм'якшуються у значному діапазоні температур, переходячи в рідкий стан. Розплавлення їх при підвищенні температури та затвердіння при зниженні температури відбувається оборотно. За структурою – це тверді розчини.

Серед причин аморфного стану неорганічного скла можна виділити дві.

Перша причина полягає в тому, що в області затвердіння розплав скла має дуже високу в'язкість (табл.6.3).

Таблиця 6.3 – В'язкість деяких речовин при температурах плавлення

Речовина		h ×10, Н с/м2

Друга причина випливає із особливостей ковалентного зв'язку, що визначає взаємодію атомів в оксиді. Ковалентний зв'язок має дві важливі властивості: насиченість і спрямованість. Відповідно до насиченості хімічного зв'язку кожен атом скла у просторі має відповідно до своєї валентності суворо певну кількість "партнерів" по взаємодії. Наприклад, кремній 4-х валентний. І його атом повинен мати у безпосередньому оточенні чотири атоми кисню (у кварцовому склі) з якими він пов'язаний полярним ковалентним зв'язком. І ці зв'язку можуть утворюватися не довільно, а під певним кутом друг до друга (принцип спрямованості). Все це дуже ускладнює формування регулярної, кристалічної структури. У високов'язкому середовищі у структурі скла при охолодженні може утворитися лише ближній порядок розташування атомів.

Хімічний склад скла та його властивості

Скло, що використовується в техніці, здебільшого складаються з декількох компонентів. За функціональним призначенням всі компоненти скла можна розділити на три групи: склоутворювачі, модифікатори та компенсатори.

Склоутворювачі є основною складовою скла. Склоутворювачі - неорганічні полімери, що мають сітчасту структуру. Тому скла мають деякі риси полімерних структур і відповідні фізичні властивості, характерні для полімерних матеріалів.

Найчастіше як склоутворювачі використовують SiO2 (силікатне скло), Аl2О3 і SiO2 (алюмосилікатне), В2О3 і SiO2 (боросилікатне), В2О3, Аl2О3 і SiO2 (бороалюмосилікатне).

Модифікатори вводять у скло для надання склам необхідних якостей: для спрощення технології, здешевлення матеріалу і т.д.

Наприклад, при введенні в кварц оксидів лужних та лужноземельних металів зменшується температура розм'якшення скла, спрощується технологія. Добавки оксидів хрому, заліза, кобальту та ін надають потрібний колір склу. Оксиди важких металів, наприклад свинцю, підвищують коефіцієнт заломлення.

Часто введення якоїсь добавки покращує одні властивості та погіршує інші показники матеріалу. Тоді вводять добавки – компенсатори, призначення яких придушити негативний прояв основних модифікаторів.

Однією з важливих властивостей скла є термостійкість. У більшості стекол термостійкість коливається від 90 до 200оС, а у кварцового скла, міцного, термостійкого і не розширюється, досягає 800-1000оС.

Температурна залежність міцності скла має щонайменше при 200°С. Максимальна робоча температура зазвичай не перевищує 400-500оС, що відповідає температурі склування. Кварцове скло допускає тривалу експлуатацію при 1100-1200°С (міцність підвищена на 50%) та короткочасне використання при нагріванні до 1400-1500оС.

Термічне зміцнення (загартування) скла здійснюється швидким і рівномірним його охолодженням, нагрітого вище температури склування в потоці повітря або мастила. Зміцнення скла загартуванням пов'язане з появою в склі досить рівномірно розподілених напруг, які в зовнішніх шарах скла викликають напруження стиснення, а у внутрішніх шарах - напруження розтягування. Межа міцності скла при стисканні приблизно в 10-15 разів більша, ніж межа міцності при розтягуванні.

Термохімічне зміцнення засноване на загартуванні скла і, крім того, зміні самої структури та властивостей його поверхневого шару. Таке зміцнення проводиться швидким охолодженням скла, нагрітого вище температури склування, у підігрітих полімерних кремнійорганічних рідинах. Додаткове зміцнення пояснюється утворенням поверхні скла полімерних плівок.

Класифікація неорганічного скла, їх властивості, застосування

Одним з найпоширеніших високоякісного скла, що застосовується в авіаційних конструкціях, є алюмоборосилікатне малолужне скло.

За призначенням технічне скло підрозділяється на оптичне, лабораторне, електротехнічне, транспортне, приладове, захисне, теплозвукоізоляційне, світлотехнічне, скловолокно та ін. 5200...8000 кг/м3 у важких, що містять до 65% оксидів свинцю, барію, вісмуту (n=1,9); світлопрозорість незабарвленого скла становить у видимій частині спектру до 92%.

Хімічна та гідролітична стійкість скла у кислих середовищах (крім фосфорної кислоти Н2РО3 та плавикової HF, що повністю розчиняє скло) досить висока. У лужних середовищах стійкість знижується. Силікатне скло з вмістом 20-30% Na2O або LiO розчиняється в гарячій воді і утворює «рідке скло».

Недоліком загартованого скла є чутливість до ударів у краї (біля крайки) і в кутах. При руйнуванні загартоване скло покривається густою сіткою тріщин, що сильно ускладнюють видимість.

Якщо два листи скла склеїти прозорою гнучкою та пружною полімерною плівкою, то виходить так званий триплекс. При руйнуванні його осколки, що утворилися, утримуються на полімерній плівці, до якої вони прикріплені, і не висипаються.

Ситали, їх властивості, застосування

Визначними властивостями мають нові конструкційні матеріали - ситали (термін утворений зі слів скло і кристал), одержувані шляхом кристалізації неорганічного скла на основі деяких оксидів.

Ситали - це частково закристалізоване скло. Вони виходять регульованою кристалізацією скла за підвищених температурах. У ході цього процесу обсягом матеріалу формуються мікрообласті кристалічної будови розміром до 1 мкм. Концентрація таких областей у ситалах може перевищувати 50% за обсягом.

За хімічним складом ситали відрізняються від скла тим, що додають каталізатори (затравки) кристалізації. Як каталізаторів кристалізації використовують мікрочастинки золота, срібла, платини, міді (соті частки відсотка) або оксиди титану, цирконію, цинку, хрому, ванадію та ін.

По структурі ситали займають проміжне положення між звичайними склом і керамікою. У зв'язку з цим ситали іноді називають склокерамікою. Ситали - багатокомпонентні, гетерогенні, багатофазні системи, мають дуже високий рівень властивостей: високої механічної міцністю, твердістю, хімічної та термічної стійкістю, малим термічним розширенням та інші корисними властивостями. Наприклад, ситалл, відомий під назвою "пірокерам", міцніше прокатаного скла, високовуглецевої сталі, легше алюмінію, а за коефіцієнтом термічного розширення та термостійкості не відрізняється від кварцу.

При перетворенні скла на ситалл на початку скло проходить стадію варіння (температура Тm), потім скло формується у виріб і охолоджується до температури Тn - температури утворення центрів кристалізації. При цій температурі скла витримують близько 1 год. В результаті в обсязі матеріалу утворюються дрібні кристали і стає можливим підвищити температуру до Tg. При температурі Tg відбувається зростання кристалів, матеріал втрачає прозорість. Час витримки скловиробу при Тg становить 4-6 год.

Мікрокристалічні сплави, отримані зі скла

Високоміцні кристалічні сплави з металевого скла отримують способом, схожим на процес утворення пірокерамік. Це сплави на основі Fe, Ni, Cr, Mo, Co, W у різних комбінаціях з металоїдами (переважно бором), вміст яких не перевищує 12%, в аморфному стані крихкі. Стрічки з аморфного сплаву, отримані струминним методом розплаву, можуть легко перетворитися на порошок, який потім піддається гарячій екструзії або газовому ізостатичному пресуванню і одночасно кристалізуються з утворенням мікрокристалічної структури, стабілізованої дрібними частинками бору. Якщо в сплаві є вуглець, можна провести термообробку, що зміцнює. Такі сплави дуже тверді і зносостійкі і можуть використовуватися як швидкорізальні сталі.

Технічна кераміка

Кераміка - це багатокомпонентний, гетерогенний матеріал, одержуваний спіканням високодисперсних мінеральних частинок (глин, оксидів, карбідів, нітридів та ін.). Якщо до складу кераміки входять метали, цей вид кераміки називають керметами.

Технологічний процес виготовлення виробів із кераміки складається з кількох стадій. Основні технологічні операції при отриманні керамічних матеріалів такі: підготовка вихідних компонентів у вигляді порошків, перемішування компонентів, формування виробів, випалювання заготовки, кінцеві операції (механічна обробка, металізація та ін.).

Структура кераміки

Безліч видів структур керамічних матеріалів можна розділити на дві групи: макроізотропні та анізотропні.

Макроізотропні матеріали. На атомарному чи молекулярному рівнях - це анізотропні матеріали, але розмір надмолекулярних утворень, зерен, невеликий проти розмірами керамічного вироби. Можна позначити чотири види макроізотропних матеріалів.

1. Мікрокристалічна кераміка. Прикладами цієї кераміки можуть бути різні сорти порцеляни. Ситали мають ту саму структуру. На рис. 6.3 а точками позначені мікрокристалічні області, оточені аморфним середовищем. Зміст кристалічної та аморфної фази в матеріалі можуть бути різними, по-різному і розміщення цих фаз в обсязі матеріалу. Матеріал же загалом ізотропний. Ці матеріали мають високу щільність, крихкі.

Види кераміки:

а - мікрокристалічна, б - зерниста, пориста (TiС), г - армована (ВТСП кераміка системи Y-Ba-Cu-O).

2. Зерниста структура . Цей вид структури є типовим для керамічних матеріалів. Зерна у структурі кераміки можуть відрізнятися розмірами, формою та властивостями. Розподіл зерен різної природи обсягом матеріалу, міцність зчеплення частинок у матеріалі також різні. Всі ці фактори складно впливають на властивості кераміки. Насправді в обмежених рамках використовують емпіричні рівняння виду:

де s – міцність; sо - константа, близька до міцності монокристалу; k – константа; d – розмір зерна.

3. Пориста структура . Взагалі багато кераміки пористі. Однак іноді пори створюють спеціально для зниження маси керамічного виробу, для того, щоб зробити його проникним для газу або рідини і т.д.

Зазвичай міцність пористої кераміки нижче міцності зернистої кераміки. Форма пір також впливає на міцність матеріалу. Час може також обривати розвиток тріщини при руйнуванні і розподіляти навантаження обсягом матеріалу.

4. Армована структура. Цей вид кераміки містить витягнуті зерна високої міцності. В обсязі матеріалів ці зерна не орієнтовані в певному напрямку. Тому в макрооб'ємі матеріал поводиться як ізотропний. Міцність такої кераміки завдяки армуванню буває дуже високою.

Анізотропна кераміка. У цих матеріалах структурні елементи свідомо спрямовані у потрібному напрямі. До анізотропної кераміки відносяться шарувата кераміка, волокниста кераміка, або кераміка з орієнтованою структурою.

Елементи технології керамічних матеріалів

1 – Одержання порошків. Існують механічні та фізико-хімічні методи одержання порошків. Перші пов'язані з дробленням матеріалу. Другі полягають у процесах агломерації продуктів хімічного синтезу. Зазвичай використовують порошки з частинками мікронних розмірів. Якщо необхідна щільна упаковка частинок у матеріалі, то застосовують суміш часток, що мають різні розміри – полідисперсні порошки.

2 - Змішування компонентів та формування виробів.

3 - Спікання частинок відбувається при випаленні відформованого виробу за високої температури (зазвичай від 900 до 2000оС). При спіканні відбуваються такі процеси, як дегідратація компонентів, деструкція органічних технологічних домішок (полімери, поверхнево активні речовини), дисоціація нестійких неорганічних сполук, окислення і відновлення, плавлення деяких компонентів, поліморфні перетворення і т.д. У результаті, після охолодження склоподібний, можливо, частково закристалізований розплав, пов'язує зерна більш вогнетривкого матеріалу, утворюючи міцний моноліт.

У процесі спікання відбувається зрощення частинок та зменшення пористості матеріалу до теоретичної щільності. При підвищенні температури пори змінюють свою форму, стаючи сферичними, і зменшуються у розмірах. Насправді в кераміці зберігається деяка залишкова пористість.

Ступінь і швидкість спікання залежать від багатьох факторів: температури, тривалості процесу, дисперсності частинок, коефіцієнтів дифузії, в'язкості та ін. Дуже сильний вплив на розвиток процесу спікання і структуру кераміки надає розплав (рідина) найбільш легкоплавкого компонента.

Застосування конструкційної кераміки

До основних областей застосування керамічних матеріалів відносяться різальний інструмент, деталі ДВЗ, ВМД та ін.

Ріжуча кромка характеризується високою твердістю, зносостійкістю, хімічною інертністю. По комплексу властивостей керамічний різальний інструмент перевершує традиційні різальні матеріали, такі як швидкорізальні сталі (БРС), тверді сплави (ТС)

			Кераміка Al2O3

Температура розм'якшення
Температура початку утворення окалини

Полімери знеорганічної (що не містить атомів вуглецю) головним ланцюгом макромолекули (Див. Макромолекула). Бічні (обертають) групи - зазвичай теж неорганічні; проте полімери з органічними бічними групами часто також відносять до Н. п. (суворого поділу за цією ознакою немає).

Аналогічно органічним полімерам Н. п. підрозділяють за просторовою структурою на лінійні, розгалужені, сходові та сітчасті (двох- і тривимірні), за складом головного ланцюга - на гомоцепні типу [-M-] n і гетероцепні типу [-M-M"-] n або [- М- M"- М"-] n (де М, M", М" - різні атоми). Наприклад, полімерна сірка [-S-] n - гомоцепний лінійний Н. п. без бічних груп.

Багато неорганічних речовин у твердому стані є єдиною макромолекулою, проте, для віднесення їх до Н. п. необхідна наявність деякої анізотропії просторової будови (і, отже, властивостей). Цим кристали Н. п. відрізняються від ізотропних кристалів звичайних неорганічних речовин (наприклад, NaCI, ZnS). Більшість хімічних елементів не здатне до утворення стійких гомоцепних Н. п., і лише приблизно 15 (S, Р, Se, Te, Si та ін) утворюють не дуже довгі (олігомерні) ланцюги, що значно поступаються за стійкістю гомоцепних олігомерів зі зв'язками С -С. Тому найбільш типові гетероцепні Н. п., в яких чергуються електропозитивні та електронегативні атоми, наприклад, В і N, Р і N, Si і О, що утворюють між собою і з атомами бічних груп полярні (частково іонні) хімічні зв'язки.

Полярні зв'язки зумовлюють підвищену реакційну здатність Н. п., насамперед схильність до гідролізу. Тому багато Н. п. малостійкі на повітрі; крім того, деякі з них легко деполімеризуються з утворенням циклічних структур. На ці та ін хімічні властивості Н. п. можна частково впливати, спрямовано змінюючи бічне обрамлення, від якого головним чином залежить характер міжмолекулярної взаємодії, що визначає еластичні та ін механічні властивості полімеру. Так, лінійний еластомер Поліфосфонітрилхлорид [-CI 2 PN-] n в результаті гідролізу зв'язку Р-Сl (і подальшої поліконденсації) перетворюється на тривимірну структуру, що не володіє еластичними властивостями. Стійкість до гідролізу цього еластомеру можна підвищити заміні атомів Cl деякі органічні радикали. Багато гетероцепних Н. п. відрізняються високою термостійкістю, що значно перевищує термостійкість органічних і елементоорганічних полімерів (наприклад, полімерний оксонітрид фосфору n не змінюється при нагріванні до 600 °С). Однак висока термостійкість Н. п. рідко поєднується з цінними механічними та електричними властивостями. Тому число Н. п., які знайшли практичне застосування, порівняно невелике. Однак Н. п. – важливе джерело отримання нових термостійких матеріалів.

Є. М. Шусторович.

- солі борних к-т: метаборної НВО 2, ортоборної Н 3 ВО 3 та не виділених у вільн. стан поліборних Н 3m-2n В mO3m-n. За кількістю атомів бору в молекулі діляться на моно-, ди-, тетра-, гексаборати і т. д.
Хімічна енциклопедія
- Солі вугільної к-ти. Існують середні карбонати з аніоном 32- і кислі, або гідрокарбонати, з аніоном HCO3-. К. - кристалічний...
Хімічна енциклопедія
- клеї на основі клеючих неорг. природи. Мінеральні клеї виробляють у вигляді порошків, розчинів і дисперсій.
Хімічна енциклопедія
- Солі азотної к-ти HNO3. Відомі майже всім металів; існують як у вигляді безводних солей Mn, так і у вигляді кристалогідратів Mn.x>H2O ...
Хімічна енциклопедія
- Солі азотистої к-ти HNO2. Використовують насамперед нітрити лужних металів та амонію, менш-щел.-зем. та 3d-металів, Рb та Ag. Про Н. інших металів є тільки уривчасті відомості.
Хімічна енциклопедія
- Яскраво-червоні тверді з'єдн. загальної ф-ли Мn, де п заряд катіона М. Іон -3 має симетричну трикутну конфігурацію; в молекулі RbO3 довжина зв'язку ВОО 0,134 нм, кут ТОВ 114...
Хімічна енциклопедія
- див. Гідроксиди, Кислоти та основи.
Хімічна енциклопедія
- див. Фосфати конденсовані...
Хімічна енциклопедія
- Солі сірчаної к-ти. Відомі середні сульфати з аніоном, кислі або гідросульфати, з аніоном, основні, що містять поряд з аніоном групи ВІН, напр. Zn22SO4...
Хімічна енциклопедія
- З'єдн. сірки з металами, а також з більш електропоклад. неметалами. Бінарні сульфіди можуть розглядатися як солі сірководневої кислоти H2S-середні, напр. , і кислі, або гідросульфіди, MHS, M2...
Хімічна енциклопедія
- солі сірчистої к-ти H2SO3. Розрізняють середні сульфіти з аніоном та кислі з аніоном. Середні С.-кристалліч. в-ва. С. амонію та лужних металів добре розтв. в воді; р-римість: 2SO3 40,0 , K2SO3 106,7 ...
Хімічна енциклопедія
- ...
Енциклопедичний словник нанотехнологій
- див. Органічні речовини...
Енциклопедичний словник Брокгауза та Євфрона
- До неорганічних відносяться сполуки всіх хімічних елементів, за винятком більшості сполук вуглецю.
Енциклопедія Кольєра
- неорганічні речовини із функціональними властивостями. Розрізняють металеві, неметалеві та композиційні матеріали. Приклади - сплави, неорганічні стекла, напівпровідники, кераміка, кермети, діелектрики.
- НЕОРГАНІЧНІ полімери - полімери, молекули яких мають неорганічні головні ланцюги та не містять органічних бічних радикалів.
Великий енциклопедичний словник

"Неорганічні полімери" у книгах

Глава 9 Полімери вічні

З книги Земля без людей автора Вейсман Алан

Розділ 9 Полімери вічні Портове місто Плімут у південно-західній Англії вже не входить до мальовничих міст Британських островів, хоча до Другої світової війни він ним був. За шість ночей у березні та квітні 1941 року бомби нацистів зруйнували 75 тисяч будівель під час того, що

Полімери

З книги Довідник будівельних матеріалів, а також виробів та обладнання для будівництва та ремонту квартири автора Онищенко Володимир

Полімери У технології виробництва будівельних пластмас полімери, одержувані синтезом із найпростіших речовин (мономерів), за способом виробництва поділяються на два класи: клас А – полімери, одержувані ланцюговою полімеризацією, клас Б – полімери, одержувані

Карбоцепні полімери

З книги Велика Радянська Енциклопедія (КА) автора Вікіпедія

Гетероцепні полімери

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ГЕ) автора Вікіпедія

Полімери

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ПЗ) автора Вікіпедія

Кремнійорганічні полімери

З книги Велика Радянська Енциклопедія (КР) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ІЗ) автора Вікіпедія

Сіндіотактичні полімери

З книги Велика Радянська Енциклопедія (СІ) автора Вікіпедія

ПОЛІМЕРИ

З книги Експеримент у хірургії автора Кованов Володимир Васильович

ПОЛІМЕРИ На початку нашого століття хіміки синтезували особливу групу високомолекулярних сполук та полімерів. Маючи високий рівень хімічної інертності, вони відразу ж привернули увагу численних дослідників і хірургів. Так хімія прийшла на допомогу

52. Полімери, пластмаси

З книги Матеріалознавство. Шпаргалка автора Буслаєва Олена Михайлівна

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

Полімери - це високомолекулярні сполуки, що складаються з безлічі різних або однакових за будовою атомних груп - ланок, що повторюються. Ці ланки з'єднуються між собою координаційними або хімічними зв'язками в розгалужені або довгі лінійні ланцюги та просторові тривимірні структури.

Полімери бувають:

синтетичними,
штучними,
органічними.

Органічні полімери у природі утворюються у тварин та рослинних організмах. Найважливіші з них – це білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, каучук та інші природні сполуки.

Людина давно і широко застосовує органічні полімери у своєму повсякденному житті. Шкіра, шерсть, бавовна, шовк, хутра – все це використовується для виробництва одягу. Вапно, цемент, глина, органічне скло (плексиглас) – у будівництві.

Органічні полімери є і в самій людині. Наприклад, нуклеїнові кислоти (їх називають ще ДНК), а також рибонуклеїнові кислоти (РНК).

Властивості органічних полімерів

У всіх органічних полімерів є особливі механічні властивості:

мала крихкість кристалічних та склоподібних полімерів (органічне скло, пластмаси);
еластичність, тобто висока оборотна деформація при невеликих навантаженнях (каучук);
орієнтування макромолекул під дією механічного спрямованого поля (виробництво плівок та волокон);
при малій концентрації велика в'язкість розчинів (полімери спочатку набухають, а потім розчиняються);
під дією невеликої кількості реагенту здатні швидко змінити свої фізико-механічні характеристики (наприклад, дублення шкіри, вулканізація каучуку).

Таблиця 1. Характеристики горіння деяких полімерів.

Полімери	Поведінка матеріалу при внесенні в полум'я та пальне	Характер полум'я	Запах
Поліетилен (ПЕ)	Плавиться тече краплями, горить добре, продовжує горіти при видаленні з полум'я.	Світиться, спочатку блакитне, потім жовте	Палаючого парафіну
Поліпропілен (ПП)	Те саме	Те саме	Те саме
Полікарбонат (ПК)	Те саме	Коптливе
Поліамід (ПА)	Горить, тече ниткою	Синє знизу, з жовтими краями	Паленого волосся абогорілих рослин
Поліуретан (ПУ)	Горить, тече краплями	Жовте, синювате знизу, що світиться, сірий дим	Різкий, неприємний
Полістирол (ПС)	Самозаймається, плавиться	Яскраво-жовте, що світиться, коптить	Солодкуватий квітковий, з відтінком запаху стиролу
Поліетилентерефталат(ПЕТФ)	Горить, капає	Жовто-оранжеве, коптить	Солодкий, ароматний
Епоксидна смола (ЕД)	Горить добре, продовжує горіти при видаленні з полум'я	Жовте коптяче	Специфічний свіжий (на початку нагрівання)
Поліефірна смола (ПОНЕДІЛОК)	Горить, обвуглюється	Світиться, коптить, жовте	Солодкуватий
Полівінілхлорид жорсткий (ПВХ)	Горить насилу та розкиданням, при видаленні з полум'я гасне, розм'якшується	Яскраво-зелене	Різкий, хлористого водню
ПВХ пластифікований	Горить насилу і при видаленні з полум'я, з розкиданням	Яскраво-зелене	Різкий, хлористого водню
Фенолоформальдегідна смола (ФФБ)	Загоряється важко, горить погано, зберігає форму	Жовте	Фенолу, формальдегіду

Таблиця 2. Розчинність полімерних матеріалів.

Таблиця 3. Забарвлення полімерів за реакцією Лібермана – Шторха – Моравського.

Статті на тему

Серед більшості матеріалів найбільш популярними та широко відомими є полімерні композиційні матеріали (ПКМ). Вони активно застосовуються практично у кожній сфері людської діяльності. Саме дані матеріали є основним компонентом для виготовлення різних виробів, що застосовуються з абсолютно різними цілями, починаючи від вудок та корпусів човнів, і закінчуючи балонами для зберігання та транспортування горючих речовин, а також лопатей гвинтів гелікоптерів. Така широка популярність ПКМ пов'язана з можливістю вирішення технологічних завдань будь-якої складності, пов'язаних з отриманням композитів, що мають певні властивості, завдяки розвитку полімерної хімії та методів вивчення структури та морфології полімерних матриць, що використовуються під час виробництва ПКМ.

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:

гомоланцюгові 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 застосовуваний 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.

§ 12. ПОЛІМЕРИ

У свідомості будь-якої людини, яка знає основи природознавства, поняття «полімери» асоціюється з чимось надзвичайно великим, великим. Насправді це так і є. Полімерами називають речовини, молекули яких складаються з безлічі структурних ланок, що повторюються, з'єднаних між собою хімічними зв'язками.
Структурний фрагмент, що повторюється, в макромолекулі полімеру називають елементарною ланкою і в хімічній формулі записують у круглих дужках. Число елементарних ланок називають ступенем полімеризації. Оскільки ступінь полімеризації кожної конкретної молекули полімеру може змінюватись у значних межах, її позначають не числом, а підрядковим індексом n у формулі речовини. Наприклад, хімічну формулу одного з найпоширеніших полімерів поліетилену – записують так: (–СН2–СН2–)n, де (–СН2–СН2–) – елементарна ланка, n – ступінь полімеризації.
Речовину, з якої утворюється полімер, називають мономером. За природою мономеру розрізняють неорганічні та органічні полімери. Перетворення мономеру на полімер може здійснюватися в ході реакції полімеризації (у цьому випадку крім полімеру в результаті реакції не утворюється жодних інших речовин) або реакції поліконденсації (у таких реакціях крім полімеру утворюються також низькомолекулярні побічні продукти, наприклад вода).
Наведемо приклад запису реакції полімеризації для отримання поліетилену: nСН2=СН2 → (–СН2–СН2–)n.
Прикладом реакції поліконденсації служить перетворення моносахариду глюкози на полісахарид крохмаль:
nС6H12O6 → (C6H10O5)n + nH2O.
За походженням розрізняють природні полімери або біополімери (ті, що створюються самою природою без участі людини), штучні (це хімічно модифіковані природні полімери) і синтетичні полімери (ті, що отримують хімічним шляхом).
"Скрізь пластмаса, нікель - все не те ..." (І.Бродський). Буквально на кожному кроці у повсякденному житті ми стикаємося із речовинами полімерної будови: це будівельні, оздоблювальні, пакувальні, конструкційні, ізоляційні матеріали; деталі машин та механізмів; одяг, тканини та взуття; декоративні, антикорозійні та спеціальні покриття; гумотехнічні вироби, еластомери та багато іншого.
Саме життя немислиме без природних високомолекулярних речовин – біополімерів, до яких належать білки, нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК), полісахариди (крохмаль, целюлоза, глікоген, хітин та ін.). Коротко охарактеризуємо найважливіші групи відомих вам полімерів – пластмаси та волокна.

Пластмаси– це полімерні матеріали, здатні при нагріванні набувати заданої форми та зберігати її після охолодження.

Як правило, пластмаса є сумішшю декількох речовин, а полімер – це лише одна з них, але найважливіше. Саме він пов'язує всі компоненти пластмаси в єдине, більш менш однорідне ціле. Тому полімер у складі пластмаси називають сполучною. Зрозуміло, що перетворювати на готові вироби зручно ті пластмаси, які твердіють і розм'якшуються. Такі пластмаси називають термопластами, або термопластичними полімерами. До таких пластмас відносять поліетилен, полістирол, полівінілхлорид, поліаміди. Якщо ж у процесі формування виробу відбувається зшивка макромолекул, і полімер, твердіючи, набуває просторової структури, то такі пластмаси називають реактопластами, або термореактивними полімерами. До них відносяться фенолоформальдегідні, карбамідні та поліефірні смоли. Назад у в'язкотекучий стан такі полімери повернути не можна.

Крім сполучного полімеру, до складу пластмас часто вводять різні добавки: наповнювачі, барвники, а також речовини, що підвищують механічні властивості, термостійкість та стійкість до старіння. Наповнювачі не тільки значно здешевлюють пластмаси, а й надають їм багато специфічних властивостей. Наприклад, пластмаси з наповнювачем у вигляді алмазного та карборундового пилу – це абразиви, тобто. шліфувальний матеріал. Широкому застосуванню пластмас сприяє їх низька вартість, легкість переробки. За властивостями пластмаси часто не поступаються металам та сплавам, а іноді навіть перевершують їх.
Основні споживачі пластмас – це будівельна промисловість, машинобудування, електротехніка, транспорт, виробництво пакувальних матеріалів, продуктів народного споживання (рис. 1).

Мал. 1. Області застосування пластмас
Поняття «полімери» часто сприймається як хімічна категорія, як щось придумане і синтезоване винахідниками-хіміками. Однак багато полімерів зустрічаються в природі, і не у формі кинутих людиною та забруднюючих її відпрацьованих виробів, а як натуральні речовини, синтезовані рослинними та тваринними організмами.
Так, дерево Liuamber orientalis, що росте в Малій Азії, виділяє пахучу смолу, звану стираксом, яку ще 3000 років тому стародавні єгиптяни використовували при бальзамуванні померлих. Стиракс, так само, як і «драконова кров», що виділяється малайською пальмою ротангом, є не що інше, як полістирол. Жук Abax ater у разі небезпеки вистрілює в атакуючого рідиною, що складається, в основному, з мономерного метилметакрилату, який полімеризується на тілі ворога, робить його нерухомим.

Основні пластмаси та області їх застосування наведені у таблиці 1.

Пластмаси та їх застосування

До другої групи полімерних матеріалів відносяться волокна.

Як і всі полімери, волокна бувають природні(натуральні), штучніі синтетичні.

Природні волокна за походженням ділять на рослинні, твариниі мінеральні.

Волокна рослинного походженняможна поділити на:

– волокна, що формуються на поверхні насіння (бавовна);
– волокна стебел рослин – луб'яні волокна (льон, джут, пенька);
- Волокна оболонок плодів (копра горіхів кокосової пальми).
Найбільш важливе волокно рослинного походження – бавовняне – має гарні механічні властивості, зносостійкість, термостабільність, помірну гігроскопічність. Воно застосовується у виробництві різних тканин та трикотажу, швейних ниток, вати. Льон застосовують для виготовлення білизняних, сукняних та декоративних тканин. Луб'яні волокна використовують у виробництві тканин, з яких виготовляють тару (мішки), канати, мотузки.

До волокон тваринного походження відносять шерсть та шовк.
Натуральна шерсть характеризується невисокою міцністю, еластичною. Застосовують її для виготовлення тканин побутового та технічного призначення, трикотажу, валяльно-повстяних виробів.
Натуральний шовк виробляють численні гусениці та павуки. Найвідоміший шовк виділяють шовковичні черви Bombyx mori (рис. 2).

Мал. 2. Тутовий шовкопряд. На листівці:
метелик за відкладанням яєць, гусениця, кокон
та кокон у розрізі (художник Л.В.Аристов)
Китайцям шовк був відомий більш ніж за дві з половиною тисячі років до н. Секрет його виготовлення охоронявся державою, доки 556 р. н.е. ченці з Європи не вивезли контрабандою з Китаю яйця шовковичних черв'яків, сховавши їх у порожнисті тростини. Натуральний шовк – дуже дороге волокно.
Наприклад, у Японії шовкове кімоно коштує близько 30 000 доларів. Раніше шовк забарвлювали натуральними барвниками, наприклад, кошеніллю в різні кольори: пурпурові, червоні, бузкові і т.д. Такий шовк використовували для пошиття одягу царів, священнослужителів, світських красунь.
…І здається обличчя блідою
Від шовку, що лиловіє.
А.Ахматова
Одиницею виміру шовку служить мумі. Слово це немає нічого спільного з єгипетськими муміями. Воно походить від японського "момме". Муммі - це одиниця маси тканини (3,75 г), співвіднесена з одним квадратним метром тканини фабричного виробництва. Один квадратний метр більшості сортів шовку важить 16-22 мумі, проте деякі китайські сорти важать лише 4-8 мумі.

Хімічні волокнаодержують із розчинів або розплавів волокноутворюючих полімерів. Їх поділяють такі групи:
– штучні(віскозна, ацетатна та ін.), які отримують з природних полімерів або продуктів їх переробки, головним чином з целюлози та її ефірів;
– синтетичні(капрон, лавсан, енант, найлон), які одержують із синтетичних полімерів.
Розглянемо ще одну групу полімерів, яку у повсякденному свідомості рідко пов'язують із цим поняттям. Це неорганічні полімери .
Такий неорганічний полімер, як пластична сірка, неважко отримати з кристалічної сірки, виливаючи її розплав в холодну воду. В результаті виходить гумоподібна речовина, будову якої можна відобразити так:

Елементарною ланкою у цьому полімері є атоми сірки.
Інші неорганічні полімери, що мають атомну структуру, – це все алотропні видозміни вуглецю (в т.ч. алмаз і графіт), селен та телуру ланцюжкової будови, червоний фосфор, кристалічний кремній. Останній має напівпровідникові властивості і використовується для виготовлення сонячних батарей (рис. 3).

Мал. 3. Сонячна батарея на даху житлового будинку
Ми навели приклади простих речовин, які мають полімерну атомну структуру. Ще різноманітніша група неорганічних полімерів – складних речовин. Це, наприклад, оксид кремнію(IV):

Різновидами цього полімеру, що утворює основну масу літосфери, є кварц, кремнезем, гірський кришталь, агат (рис. 4).

Рис.4. Агат

Так само важливий для літосфери полімер, як оксид алюмінію. Найчастіше обидва ці полімери утворюють мінерали, що мають загальну назву алюмосилікати. До них відносяться, наприклад, біла глина (каолін), польові шпати, слюда (рис. 5).

Мал. 5. Парагоніт (слюда – природний шаруватий мінерал)

Майже всі мінерали та гірські породи є природними полімерами.
Серед неорганічних полімерів трапляються і волокна.
До мінеральних волокон відносять азбест (рис. 6), здавна відомий на Русі під назвою «гірський льон». З нього в «Кам'яному поясі» (так нерідко називали Уральські гори) на підприємствах промисловців і підприємців Демидових готували вогнетривку білизну, яку вони як екзотичні презенти дарували знатним людям, у тому числі й імператриці Катерині Великої.

Азбест у наші дні використовується для виробництва тепло- та вогнезахисних хімічно стійких виробів: технічних тканин, шиферу, труб та ін.

1. Що таке полімер, мономер, елементарна ланка, ступінь полімеризації?
2. Які біополімери ви знаєте? Охарактеризуйте їх із використанням понять, перелічених у першому питанні.
3. Що таке пластмаси? На які групи за походженням і по відношенню до нагрівання вони поділяються? Наведіть приклади.
4. Що таке полімеризація та поліконденсація? Порівняйте ці процеси. Наведіть приклади. При відповіді це питання використовуйте, зокрема, і знання загальної біології.
5. Що таке волокна? На які групи вони поділяються? Наведіть приклади та розкажіть про значення конкретних представників кожної групи, використовуючи можливості Інтернету.
6. Приготуйте повідомлення на тему: «Синтетичні матеріали та їхня роль у сучасній техніці» з використанням ресурсів Інтернету.
7. Які неорганічні полімери вам відомі? Що спільного у їхній будові? Яку роль вони грають у неживій природі?
8. Приготуйте повідомлення на тему «Полімери – природні мінерали» за допомогою ресурсів Інтернету.
9. Запишіть структурну ланку кварцу. Розкажіть про різновиди природних мінералів, що мають цю структурну ланку.
10. Що таке напівпровідники? Чим вони відрізняються від провідників та діелектриків? Яке значення мають напівпровідники у сучасній техніці? Для відповіді на ці запитання скористайтесь ресурсами Інтернету.
11. Підготуйте повідомлення на тему «Шовк: історія та розвиток шовкової промисловості», використовуючи можливості Інтернету.