4 yang berlaku untuk bahan polimer anorganik. Germanium dan polimer timah

POLIMER INORGANIK

Mereka memiliki anorganik rantai utama dan tidak mengandung org. radikal sampingan. Rantai utama dibangun dari ikatan kovalen atau ionik-kovalen; di beberapa N. p. rantai ikatan ionik-kovalen dapat diputus oleh sambungan koordinasi tunggal. karakter. Struktural N. p. dilakukan sesuai dengan karakteristik yang sama dengan org. atau elemenoorg. polimer (lihat Senyawa dengan berat molekul tinggi). Di antara alam N. p. yang retikuler umum terjadi dan merupakan bagian dari sebagian besar mineral kerak bumi. Banyak di antaranya berbentuk sejenis berlian atau kuarsa. Elemen atas mampu membentuk n.p. baris III-VI gr. berkala sistem. Dalam golongan, seiring bertambahnya jumlah baris, kemampuan unsur untuk membentuk rantai homo atau heteroatomik menurun tajam. Halogen, seperti di org. polimer, berperan sebagai agen terminasi rantai, meskipun semua kemungkinan kombinasinya dengan elemen lain dapat membentuk gugus samping. Unsur VIII gr. dapat dimasukkan dalam rantai utama sehingga membentuk suatu koordinasi. N. p. Yang terakhir, pada prinsipnya, berbeda dari org. polimer koordinasi, dimana sistem koordinatnya obligasi hanya membentuk struktur sekunder. M N. atau garam logam dengan valensi variabel secara makroskopis. St. kamu terlihat seperti mesh N. p.

Rantai homoatomik panjang (dengan derajat polimerisasi n >= 100) hanya membentuk unsur golongan VI - S, Se dan Te. Rantai ini hanya terdiri dari atom tulang punggung dan tidak mengandung gugus samping, namun struktur elektronik rantai karbon dan rantai S, Se dan Te berbeda. karbon linier - cumulenes=C=C=C=C= ... dan tempat sampah mobil ChS = SCH = MF... (lihat Karbon); selain itu, karbon masing-masing membentuk kristal kovalen dua dimensi dan tiga dimensi. grafit Dan berlian. Belerang dan telurium membentuk rantai atom dengan ikatan sederhana dan sangat tinggi P. Mereka memiliki karakter transisi fase, dan wilayah suhu stabilitas polimer memiliki batas atas yang lebih rendah dan jelas. Di bawah dan di atas batas-batas ini masing-masing stabil. berhubung dgn putaran oktamer dan molekul diatomik.

Dr. elemen, bahkan tetangga terdekat karbon di psriodik. sistem-B dan Si tidak lagi mampu membentuk rantai homoatomik atau siklik. oligomer dengan n >= 20 (terlepas dari ada tidaknya kelompok sampingan). Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa hanya atom karbon yang mampu membentuk ikatan kovalen murni satu sama lain. Karena alasan ini, heterochain biner tipe n.p. [HMPLH] lebih umum N(lihat tabel), dimana atom M dan L membentuk ikatan ionik-kovalen satu sama lain. Pada prinsipnya, rantai linier heterochain tidak harus biner: bagian rantai yang berulang secara teratur bisa saja biner. dibentuk oleh kombinasi atom yang lebih kompleks. Dimasukkannya atom logam dalam rantai utama mengganggu kestabilan struktur linier dan mengurangi i secara tajam.

KOMBINASI UNSUR-UNSUR PEMBENTUKAN BINER POLIMER INORGANIK HETEROSINIK JENIS [HMMHLH] N(DITANDAI DENGAN TANDA A+)

* Juga membentuk inorg. polimer komposisi [CHVCHRH] N.

Keunikan struktur elektronik rantai utama nukleotida rantai homo membuatnya sangat rentan terhadap serangan nukleofil. atau elektrof. agen. Karena alasan ini saja, rantai yang mengandung komponen L atau komponen lain yang berdekatan dengannya secara periodik relatif lebih stabil. sistem. Namun rantai ini biasanya juga memerlukan stabilisasi. N.P. dikaitkan dengan pembentukan struktur jaringan dan antarmolekul yang sangat kuat. interaksi kelompok samping (termasuk pembentukan jembatan garam), akibatnya sebagian besar item N. linier tidak larut dan makroskopis. St. Anda mirip dengan reticular N. p.

Praktis Yang menarik adalah item N. linier, yang paling umum. derajatnya mirip dengan derajat organik - mereka dapat berada dalam fase, keadaan agregat atau relaksasi yang sama, dan membentuk supermoles yang serupa. struktur, dll. Nanopartikel tersebut dapat berupa karet tahan panas, kaca, bahan pembentuk serat, dll., dan juga menunjukkan sejumlah sifat yang tidak lagi melekat pada org. polimer. Ini termasuk polifosfazen, oksida belerang polimer (dengan gugus samping berbeda), fosfat, . Kombinasi tertentu dari rantai bentuk M dan L yang tidak memiliki analogi di antara organisasi. polimer, misalnya dengan pita konduksi lebar dan. Memiliki flat atau ruang yang berkembang dengan baik memiliki pita konduksi yang lebar. struktur. Superkonduktor yang umum pada suhu mendekati 0 K adalah polimer [ЧSNЧ] X; pada suhu tinggi, ia kehilangan superkonduktivitasnya, tetapi tetap mempertahankan sifat semikonduktornya. Nanopartikel superkonduktor suhu tinggi harus memiliki struktur keramik, yaitu harus mengandung oksigen dalam komposisinya (dalam gugus samping).

Pengolahan nitrat menjadi kaca, serat, keramik, dll. memerlukan peleburan, dan hal ini biasanya disertai dengan depolimerisasi reversibel. Oleh karena itu, zat pengubah biasanya digunakan untuk menstabilkan struktur bercabang sedang dalam lelehan.

menyala.: Ensiklopedia Polimer, vol.2, M., 1974, hal. 363-71; Bartenev G.M., Kacamata anorganik ultra-kuat dan berkekuatan tinggi, M., 1974; Korshak V.V., Kozyreva N.M., "Kemajuan dalam Kimia", 1979, v.48, v. 1, hal. 5-29; Polimer anorganik, dalam: Ensiklopedia ilmu dan teknologi polimer, v. 7, NY-L.-Sydney, 1967, hal. 664-91. S.Ya.

Ensiklopedia kimia. - M.: Ensiklopedia Soviet. Ed. I.L.Knunyants. 1988 .

Lihat apa itu "POLIMER INORGANIK" di kamus lain:

Polimer yang molekulnya mempunyai rantai utama anorganik dan tidak mengandung radikal samping organik (gugus framing). Di alam, polimer anorganik jaringan tiga dimensi tersebar luas, yang dalam bentuk mineral merupakan bagian dari... ...

Polimer yang tidak mengandung ikatan CC pada unit berulangnya, tetapi mampu mengandung radikal organik sebagai substituen samping. Daftar Isi 1 Klasifikasi 1.1 Polimer homochain ... Wikipedia

Polimer yang molekulnya mempunyai rantai utama anorganik dan tidak mengandung radikal samping organik (gugus framing). Polimer anorganik jaringan tiga dimensi, yang berupa mineral merupakan bagian dari... ... tersebar luas di alam. Kamus Ensiklopedis

Polimer dengan rantai utama makromolekul anorganik (tidak mengandung atom karbon) (Lihat Makromolekul). Kelompok samping (pembingkaian) biasanya juga bersifat anorganik; namun, polimer dengan gugus samping organik sering juga diklasifikasikan sebagai H...

Polimer dan makromolekul bersifat anorganik Bab. rantai dan tidak mengandung rantai samping organik. radikal (kelompok pembingkaian). Praktis hal-hal sintetik. polimer polifosfonitril klorida (polidiklorofasfazen) [P(C1)2=N]n. Lainnya diperoleh darinya...... Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik

Polimer, molekul yang bersifat anorganik Bab. rantai dan tidak mengandung organik. radikal sampingan (kelompok framing). Di alam, NP retikulasi tiga dimensi tersebar luas, yang berupa mineral yang termasuk dalam komposisi kerak bumi (misalnya kuarsa). DI DALAM… … Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis

- (dari poli... dan bahasa Yunani meros berbagi bagian), zat yang molekulnya (makromolekul) terdiri dari sejumlah besar unit berulang; Berat molekul polimer dapat bervariasi dari beberapa ribu hingga jutaan. Polimer berdasarkan asal... Kamus Ensiklopedis Besar

Ov; hal. (satuan polimer, a; m.). [dari bahasa Yunani poli banyak dan meros berbagi, bagian] Senyawa kimia bermolekul tinggi yang terdiri dari kelompok atom berulang yang homogen, banyak digunakan dalam teknologi modern. Produk alami dan sintetis...... Kamus Ensiklopedis

- (dari bahasa Yunani polimer yang terdiri dari banyak bagian, beragam) senyawa kimia dengan berat molekul tinggi (dari beberapa ribu hingga jutaan), yang molekulnya (makromolekul (Lihat Makromolekul)) terdiri dari sejumlah besar ... .. . Ensiklopedia Besar Soviet

Klasifikasi berdasarkan cara produksi (asal)

Klasifikasi mudah terbakar

Klasifikasi berdasarkan perilaku saat dipanaskan

Klasifikasi polimer menurut struktur makromolekul

KLASIFIKASI POLIMER

Sintesis polimer.

Polimer adalah zat kimia yang memiliki berat molekul besar dan terdiri dari sejumlah besar fragmen berulang secara berkala yang dihubungkan melalui ikatan kimia. Fragmen-fragmen ini disebut unit dasar.

Dengan demikian ciri-ciri polimer adalah sebagai berikut: 1. berat molekul sangat tinggi (puluhan dan ratusan ribu). 2. struktur rantai molekul (biasanya ikatan sederhana).

Perlu dicatat bahwa polimer saat ini berhasil bersaing dengan semua bahan lain yang digunakan umat manusia sejak zaman kuno.

Penerapan polimer:

Polimer untuk tujuan biologis dan medis

Bahan penukar ion dan elektron

Plastik tahan panas dan panas

isolator

Bahan konstruksi dan struktur

Surfaktan dan bahan tahan terhadap lingkungan agresif.

Pesatnya perluasan produksi polimer telah menyebabkan bahaya kebakaran (dan semuanya terbakar lebih baik daripada kayu) telah menjadi bencana nasional bagi banyak negara. Ketika terbakar dan terurai, berbagai zat terbentuk, sebagian besar beracun bagi manusia. Mengetahui sifat berbahaya dari zat yang dihasilkan diperlukan agar berhasil memeranginya.

Klasifikasi polimer menurut komposisi rantai utama makromolekul (yang paling umum):

SAYA. IUD rantai karbon - rantai polimer utama dibuat hanya dari atom karbon

II. BMC heterochain - rantai polimer utama, selain atom karbon, mengandung heteroatom (oksigen, nitrogen, fosfor, belerang, dll.)

AKU AKU AKU. Senyawa polimer organoelemen – rantai utama makromolekul mengandung unsur yang bukan merupakan bagian dari senyawa organik alami (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn, dll)

Setiap kelas dibagi menjadi kelompok-kelompok terpisah tergantung pada struktur rantai, keberadaan ikatan, jumlah dan sifat substituen, serta rantai samping. Selain itu, senyawa heterochain diklasifikasikan dengan mempertimbangkan sifat dan jumlah heteroatom, dan polimer organoelemen - tergantung pada kombinasi unit hidrokarbon dengan atom silikon, titanium, aluminium, dll.

a) polimer dengan rantai jenuh: polipropilen – [-CH 2 -CH-] n,

polietilen – [-CH 2 -CH 2 -] n; bab 3

b) polimer dengan rantai tak jenuh: polibutadiena – [-CH 2 -CH=CH-CH 2 -] n;

c) polimer tersubstitusi halogen: Teflon - [-CF 2 -CF 2 -] n, PVC - [-CH 2 -CHCl-] n;

d) alkohol polimer: polivinil alkohol – [-CH 2 -CH-] n;

e) polimer turunan alkohol: polivinil asetat – [-CH 2 -CH-] n;

f) aldehida dan keton polimer: poliakrolein – [-CH 2 -CH-] n;

g) polimer asam karboksilat: asam poliakrilat – [-CH 2 -CH-] n;

h) polimer nitril: PAN – [-CH 2 -CH-] n;

i) polimer hidrokarbon aromatik: polistirena – [-CH 2 -CH-] n.

a) polieter: poliglikol – [-CH 2 -CH 2 -O-] n;

b) poliester: polietilen glikol tereftalat –

[-O-CH 2 -CH 2 -O-C-C 6 H 4 -C-] n;

c) polimer peroksida: polimer stirena peroksida – [-CH 2 -CH-O-O-] n;

2. Polimer yang mengandung atom nitrogen pada rantai utama:

a) polimer amina: polietilendiamin – [-CH 2 –CH 2 –NH-] n;

b) polimer Amida: polikaprolaktam – [-NН-(СH 2) 5 -С-] n;

3. Polimer yang mengandung atom nitrogen dan oksigen dalam rantai utama - poliuretan: [-С-NН-R-NN-С-О-R-О-] n;

4.Polimer yang mengandung atom belerang pada rantai utama:

a) politioeter [-(CH 2) 4 – S-] n;

b) politetrasulfida [-(CH 2) 4 -S - S-] n;

5.Polimer yang mengandung atom fosfor pada rantai utama

misalnya: HAI

[- P – O-CH 2 -CH 2 -O-] n ;

1. Senyawa polimer organosilikon

a) senyawa polisilana R R

b) senyawa polisiloksan

[-Si-O-Si-O-]n;

c) senyawa polikarbosilana

[-Si-(-C-) n -Si-(-C-) n -] n ;

d) senyawa polikarbosiloksan

[-O-Si-O-(-C-) n -] n ;

2. Senyawa polimer organotitanium, misalnya :

OC 4 H 9 OC ​​​​4 H 9

[-O – Ti – O – Ti-] n ;

OC 4 H 9 OC ​​​​4 H 9

3. Senyawa polimer organoaluminum, misalnya :

[-O – Al – O – Al-] n ;

Makromolekul dapat memiliki struktur tiga dimensi linier, bercabang, dan spasial.

Linier polimer terdiri dari makromolekul dengan struktur linier; makromolekul tersebut adalah kumpulan unit monomer (-A-) yang dihubungkan menjadi rantai panjang tidak bercabang:

nA ® (…-A - A-…) m + (…- A - A -…) R + …., dimana (…- A - A -…) adalah makromolekul polimer dengan berat molekul berbeda.

Bercabang polimer dicirikan oleh adanya cabang samping pada rantai utama makromolekul, lebih pendek dari rantai utama, tetapi juga terdiri dari unit monomer berulang:

…- SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH- …

Spasial polimer dengan struktur tiga dimensi dicirikan dengan adanya rantai makromolekul yang saling berhubungan oleh gaya valensi basa menggunakan jembatan silang yang dibentuk oleh atom (-B-) atau gugus atom, misalnya unit monomer (-A-)

SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH –

SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH –

SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH – SEBUAH -

Polimer tiga dimensi dengan ikatan silang yang sering disebut polimer jaringan. Untuk polimer tiga dimensi, konsep molekul kehilangan maknanya, karena di dalamnya masing-masing molekul terhubung satu sama lain ke segala arah, membentuk makromolekul besar.

termoplastik- polimer dengan struktur linier atau bercabang, yang sifatnya dapat dibalik dengan pemanasan dan pendinginan berulang;

termoset- beberapa polimer linier dan bercabang, yang makromolekulnya, ketika dipanaskan, sebagai akibat dari interaksi kimia yang terjadi di antara mereka, bergabung satu sama lain; dalam hal ini struktur jaringan spasial terbentuk karena adanya ikatan kimia yang kuat. Setelah pemanasan, polimer termoset biasanya menjadi tidak dapat larut dan tidak larut - terjadi proses pengerasan ireversibel.

Klasifikasi ini sangat mendekati, karena penyalaan dan pembakaran bahan tidak hanya bergantung pada sifat bahan, tetapi juga pada suhu sumber penyalaan, kondisi penyalaan, bentuk produk atau struktur, dll.

Menurut klasifikasi ini, bahan polimer dibagi menjadi mudah terbakar, mudah terbakar rendah, dan tidak mudah terbakar. Dari bahan yang mudah terbakar dibedakan bahan yang sulit terbakar, dan bahan yang sulit terbakar dibedakan dengan bahan yang dapat padam sendiri.

Contoh polimer yang mudah terbakar: polietilen, polistiren, polimetil metakrilat, polivinil asetat, resin epoksi, selulosa, dll.

Contoh polimer tahan api: PVC, Teflon, resin fenol-formaldehida, resin urea-formaldehida.

Alami (protein, asam nukleat, resin alami) (hewani dan

asal tumbuhan);

Sintetis (polietilen, polipropilen, dll.);

Buatan (modifikasi kimia polimer alami - eter

selulosa).

Anorganik: kuarsa, silikat, intan, grafit, korundum, karabin, boron karbida, dll.

Organik: karet, selulosa, pati, kaca organik dan

Polimer adalah senyawa bermolekul tinggi yang terdiri dari banyak kelompok atom berulang dengan struktur – unit yang berbeda atau identik. Tautan ini saling berhubungan melalui koordinasi atau ikatan kimia menjadi rantai linier bercabang atau panjang dan menjadi struktur tiga dimensi spasial.

Polimer adalah:

• sintetis,
• palsu,
• organik.

Polimer organik terbentuk di alam pada organisme hewan dan tumbuhan. Yang terpenting adalah protein, polisakarida, asam nukleat, karet dan senyawa alami lainnya.

Manusia telah lama dan banyak menggunakan polimer organik dalam kehidupan sehari-hari. Kulit, wol, katun, sutra, bulu - semua ini digunakan untuk memproduksi pakaian. Kapur, semen, tanah liat, kaca organik (kaca plexiglass) - dalam konstruksi.

Polimer organik juga ada pada manusia. Misalnya asam nukleat (disebut juga DNA), serta asam ribonukleat (RNA).

Sifat-sifat polimer organik

Semua polimer organik memiliki sifat mekanik khusus:

• kerapuhan rendah polimer kristal dan kaca (kaca organik, plastik);
• elastisitas, yaitu deformasi reversibel tinggi pada beban kecil (karet);
• orientasi makromolekul di bawah pengaruh medan mekanik terarah (produksi film dan serat);
• pada konsentrasi rendah, viskositas larutan tinggi (polimer mula-mula membengkak dan kemudian larut);
• di bawah pengaruh sejumlah kecil reagen, mereka dapat dengan cepat mengubah karakteristik fisik dan mekaniknya (misalnya penyamakan kulit, vulkanisasi karet).

Tabel 1. Karakteristik pembakaran beberapa polimer.

Tabel 2. Kelarutan bahan polimer.

Tabel 3. Pewarnaan polimer menurut reaksi Lieberman-Storch-Moravsky.

Artikel tentang topik tersebut

Di antara sebagian besar material, yang paling populer dan dikenal luas adalah material komposit polimer (PCM). Mereka secara aktif digunakan di hampir setiap bidang aktivitas manusia. Bahan-bahan inilah yang merupakan komponen utama dalam pembuatan berbagai produk yang digunakan untuk tujuan yang sangat berbeda, mulai dari pancing dan lambung kapal, hingga silinder untuk menyimpan dan mengangkut bahan yang mudah terbakar, serta baling-baling helikopter. Popularitas PCM yang begitu luas dikaitkan dengan kemampuannya untuk memecahkan masalah teknologi dengan kompleksitas apa pun yang terkait dengan produksi komposit dengan sifat tertentu, berkat perkembangan kimia polimer dan metode untuk mempelajari struktur dan morfologi matriks polimer yang digunakan dalam industri. produksi PCM.

Praktis tidak ada orang di dunia modern yang tidak memiliki gagasan tentang polimer. Polimer menjalani kehidupan bersama seseorang, membuat hidupnya semakin nyaman dan nyaman. Saat menyebutkan polimer, asosiasi pertama adalah dengan zat organik sintetik, karena lebih terlihat. Polimer alami - zat organik alami - meskipun jumlahnya lebih banyak di dunia sekitar kita, dalam persepsi asosiatif seseorang, polimer tersebut memudar ke latar belakang. Mereka selalu mengelilingi kita, namun tidak ada yang memikirkan sifat asal usul flora dan fauna. Selulosa, pati, lignin, karet, protein dan asam nukleat merupakan bahan utama yang digunakan alam untuk menciptakan dunia hewan dan tumbuhan di sekitar kita. Dan sama sekali tidak ada yang akan menganggap batu mulia, grafit, mika, pasir dan tanah liat, kaca dan semen sebagai polimer. Namun demikian, ilmu pengetahuan telah membuktikan fakta tentang struktur polimer dari banyak senyawa anorganik, termasuk yang tercantum di atas. Zat polimer terdiri dari makromolekul. Ketika polimer terbentuk, sejumlah besar atom atau kelompok atom terikat satu sama lain melalui ikatan kimia - kovalen atau koordinasi. Makromolekul polimer mengandung puluhan, ratusan, ribuan atau puluhan ribu atom atau unit dasar yang berulang. Informasi tentang struktur polimer diperoleh dengan mempelajari sifat-sifat larutan, struktur kristal, serta sifat mekanik dan fisikokimia zat anorganik. Untuk mendukung hal di atas, perlu dicatat bahwa terdapat cukup banyak literatur ilmiah yang mengkonfirmasi fakta struktur polimer beberapa zat anorganik.

Pernyataan logisnya adalah: mengapa ada begitu banyak informasi tentang polimer organik sintetik dan sedikit informasi tentang polimer anorganik? Jika ada zat polimer anorganik, apa sebenarnya zat tersebut dan di mana penggunaannya? Beberapa contoh polimer anorganik diberikan di atas. Ini adalah zat-zat terkenal yang diketahui semua orang, tetapi hanya sedikit orang yang mengetahui bahwa zat-zat ini dapat diklasifikasikan sebagai polimer. Pada umumnya, rata-rata orang tidak peduli apakah grafit dapat diklasifikasikan sebagai polimer atau tidak; sedangkan untuk batu mulia, bagi sebagian orang bahkan mungkin tidak sopan menyamakan perhiasan mahal dengan perhiasan plastik murah. Namun, jika ada alasan untuk menyebut beberapa zat anorganik sebagai polimer, mengapa tidak membicarakannya. Mari kita lihat beberapa perwakilan dari bahan-bahan tersebut dan lihat lebih detail yang paling menarik.
Sintesis polimer anorganik seringkali membutuhkan bahan awal yang sangat murni, serta suhu dan tekanan yang tinggi. Metode utama produksinya, seperti polimer organik, adalah polimerisasi, polikondensasi, dan polikoordinasi. Polimer anorganik paling sederhana mencakup senyawa homochain yang terdiri dari rantai atau kerangka yang dibangun dari atom identik. Selain karbon yang terkenal, yang merupakan unsur utama yang terlibat dalam pembentukan hampir semua polimer organik, unsur lain juga dapat berpartisipasi dalam pembentukan makromolekul. Unsur-unsur tersebut antara lain boron dari golongan ketiga, silikon, germanium dan timah dari golongan keempat, yang juga meliputi karbon, fosfor, arsenik, antimon dan bismut dari golongan kelima, belerang, selenium, telurium dari golongan keenam. Terutama polimer homochain yang diperoleh dari unsur-unsur ini digunakan dalam elektronik dan optik. Industri elektronik berkembang dengan pesat dan permintaan kristal sintetis telah lama melebihi pasokan. Namun yang perlu mendapat perhatian khusus adalah karbon dan polimer anorganik yang diproduksi berdasarkan bahan tersebut: intan dan grafit. Grafit merupakan material terkenal yang telah diterapkan di berbagai industri. Pensil, elektroda, cawan lebur, cat, dan pelumas terbuat dari grafit. Ribuan ton grafit digunakan untuk kebutuhan industri nuklir karena sifatnya yang memperlambat neutron. Dalam artikel ini kita akan membahas lebih detail tentang perwakilan paling menarik dari polimer anorganik - batu mulia.
Perwakilan polimer anorganik yang paling menarik, megah, dan disukai wanita adalah berlian. Berlian adalah mineral yang sangat mahal, yang juga dapat diklasifikasikan sebagai polimer anorganik; berlian ditambang di alam oleh lima perusahaan besar: DeBeers, Alrosa, Leviev, BHPBilliton, RioTinto. Perusahaan DeBeers-lah yang menciptakan reputasi batu-batu ini. Pemasaran yang cerdas bermuara pada slogan, “selamanya.” DeBeers telah mengubah batu ini menjadi simbol cinta, kemakmuran, kekuasaan, dan kesuksesan. Fakta menariknya, berlian cukup sering ditemukan di alam, misalnya safir dan rubi, yang merupakan mineral langka, namun nilainya lebih rendah dibandingkan berlian. Yang paling menarik adalah situasi yang berkembang di pasar berlian alam. Faktanya, ada teknologi yang memungkinkan diperolehnya berlian sintetis. Pada tahun 1954, peneliti General Electric Tracy Hall menemukan perangkat yang memungkinkan diperolehnya kristal berlian dari besi sulfida pada tekanan 100.000 atmosfer dan suhu lebih dari 2500ºC. Kualitas batu-batu ini tidak tinggi dari segi perhiasan, tetapi kekerasannya sama dengan batu alam. Penemuan Hall ditingkatkan dan pada tahun 1960 General Electric menciptakan pabrik yang memungkinkan untuk memproduksi berlian berkualitas permata. Sisi negatifnya adalah harga batu sintetis lebih mahal dibandingkan batu alam.
Saat ini, ada dua teknologi untuk mensintesis berlian. Teknologi HPHT (tekanan tinggi/suhu tinggi) merupakan sintesis berlian dengan kombinasi tekanan tinggi dan suhu tinggi. Teknologi CVD (chemical vapour deposition) merupakan teknologi deposisi uap kimia yang dinilai lebih progresif dan memungkinkan Anda menumbuhkan intan, seolah-olah mensimulasikan kondisi alami pertumbuhannya. Kedua teknologi tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kampanye yang menggunakan teknologi ini memecahkan kekurangan teknologi dengan menggunakan penemuan dan pengembangan mereka sendiri. Misalnya, pada tahun 1989, sekelompok ilmuwan Soviet dari Novosibirsk berhasil mengurangi tekanan fusi hingga 60.000 atmosfer. Setelah runtuhnya Uni Soviet, perkembangan di bidang sintesis berlian tidak terhenti karena banyak investor asing yang tertarik untuk memperoleh teknologi sintesis murah batu permata berkualitas tinggi. Misalnya, DeBeers, agar tidak kehilangan kesempatan mengendalikan pasar, mendanai pekerjaan beberapa ilmuwan. Beberapa pengusaha swasta membeli peralatan sintesis berlian di Rusia, misalnya, perusahaan Amerika yang kini berkembang pesat, Gemesis, memulai dengan membeli instalasi penanaman berlian di Rusia pada tahun 1996 seharga $60.000. Kini Gemesis memproduksi dan menjual berlian dengan warna langka: kuning dan biru, dan selisih harga antara batu alam tersebut dengan batu alam yang sama persis mencapai 75%.

Perusahaan besar lain yang mensintesis intan, Apollo Diamond, meningkatkan teknologi HPHT dengan mensintesis batu dalam atmosfer gas dengan komposisi tertentu (teknologi simbiosis HPHT dan CVD). Metode ini membawa Apollo Diamond ke pasar batu perhiasan; pada saat yang sama, kualitas berlian sintetis yang ditanam menggunakan teknologi ini sangat tinggi. Ahli gemotologi semakin sulit membedakan batu sintetis dengan batu alam. Hal ini memerlukan analisis yang kompleks dengan menggunakan peralatan yang cukup rumit dan mahal. Berlian permata sintetis Apollo Diamond hampir mustahil dibedakan dari mineral alami menggunakan metode analisis standar.

Produksi berlian dunia kini mencapai 115 juta karat atau 23 ton per tahun. Secara teoritis, pasar raksasa ini bisa runtuh dan reputasi berlian sebagai batu berharga akan hilang selamanya. Perusahaan monopoli berinvestasi dalam menstabilkan situasi dan mengendalikan pasar. Misalnya, kampanye pemasaran yang mahal dilakukan, paten untuk teknologi pembuatan berlian buatan dibeli sehingga teknologi ini tidak pernah diperkenalkan, sertifikat dan paspor kualitas dikeluarkan untuk berlian bermerek yang mengonfirmasi asal usul alaminya. Namun apakah hal ini akan menghambat kemajuan teknologi fusi?

Setelah berbicara tentang berlian, perhatian kita teralihkan oleh kecemerlangan batu mulia di industri perhiasan, namun kita juga harus menyebutkan batu industri. Dalam hal ini, sebagian besar perusahaan penanaman berlian beroperasi terutama untuk kebutuhan industri elektronik dan optik. Pasar batu industri mungkin tidak semenarik pasar perhiasan, namun tetap saja pasar ini sangat besar. Misalnya, pendapatan utama Apollo Diamond adalah sintesis piringan berlian tipis untuk semikonduktor. Omong-omong, kini instalasi sintesis berlian dengan produktivitas sekitar 200 kg berlian per bulan bisa dibeli seharga 30 ribu rupiah.

Perwakilan lain dari batu mulia adalah ruby. Batu rubi sintetis pertama lahir pada tahun 1902. Itu disintesis oleh insinyur Perancis Verneuil dengan melelehkan aluminium oksida dan bubuk kromium, yang kemudian dikristalisasi menjadi rubi seberat enam gram. Kesederhanaan sintesis ini memungkinkan perkembangan produksi industri batu rubi yang relatif pesat di seluruh dunia. Batu ini banyak diminati. Setiap tahun, sekitar 5 ton batu rubi ditambang di dunia, dan kebutuhan pasar mencapai ratusan ton. Rubi dibutuhkan dalam industri jam tangan dan produksi laser. Teknologi yang diusulkan oleh Verneuil kemudian memberikan prasyarat untuk sintesis safir dan garnet. Produksi batu rubi buatan terbesar berlokasi di Perancis, Swiss, Jerman, Inggris Raya, dan Amerika Serikat. Keekonomian produksi adalah sebagai berikut. Bagian terbesar dari biaya tersebut dikonsumsi oleh biaya energi. Pada saat yang sama, biaya sintesis satu kilogram batu rubi adalah $60, biaya satu kilogram safir adalah $200. Profitabilitas bisnis semacam itu sangat tinggi, karena harga pembelian kristal setidaknya dua kali lebih tinggi. Di sini sejumlah faktor harus diperhitungkan, seperti fakta bahwa semakin besar kristal tunggal yang ditanam, semakin rendah biayanya; juga, ketika memproduksi produk dari kristal, harganya akan jauh lebih tinggi daripada harga kristal yang dijual (misalnya misalnya, produksi dan penjualan kaca). Sedangkan untuk peralatan, instalasi Rusia untuk menumbuhkan kristal berharga sekitar 50 ribu dolar, instalasi Barat jauh lebih mahal, sedangkan periode pengembalian untuk produksi terorganisir rata-rata dua tahun. Seperti yang telah disebutkan, kebutuhan pasar akan kristal sintetis sangat besar. Misalnya saja kristal safir yang banyak diminati. Sekitar seribu ton safir disintesis di seluruh dunia setiap tahunnya. Kebutuhan produksi tahunan mencapai satu juta ton!
Zamrud disintesis khusus untuk kebutuhan industri perhiasan. Berbeda dengan kristal lainnya, zamrud diperoleh bukan dari lelehannya, melainkan dari larutan boron ahidrida pada suhu 400 °C dan tekanan 500 atmosfer dalam ruang hidrotermal. Anehnya, ekstraksi batu alam hanya 500 kilogram per tahun. Zamrud sintetis juga diproduksi di dunia dalam jumlah yang tidak sebesar kristal lainnya, sekitar satu ton per tahun. Faktanya adalah bahwa teknologi untuk mensintesis zamrud memiliki produktivitas yang rendah, namun profitabilitas produksi tersebut tinggi. Dengan memproduksi sekitar 5 kilogram kristal per bulan dengan biaya $200 per kilogram, harga jual zamrud sintetis hampir sama dengan harga zamrud alami. Biaya instalasi sintesis zamrud adalah sekitar 10 ribu dolar.
Namun kristal sintetis yang paling populer adalah silikon. Mungkin ini akan memberi peluang pada batu berharga apa pun. Saat ini, silikon menempati 80% dari total pasar kristal sintetis. Pasar sedang mengalami kekurangan silikon karena pesatnya perkembangan teknologi tinggi. Saat ini, profitabilitas produksi silikon melebihi 100%. Harga satu kilogram silikon sekitar $100 per kilogram, sedangkan biaya sintesisnya mencapai $25.

Silikon ultra murni digunakan sebagai semikonduktor. Fotosel surya dengan efisiensi tinggi dibuat dari kristalnya. Silikon, seperti karbon, dapat membuat rantai molekul panjang dari atom-atomnya. Dengan cara ini diperoleh silan dan karet yang memiliki sifat luar biasa. Beberapa tahun lalu, seluruh dunia dihebohkan dengan berita eksperimen insinyur Amerika Walter Robbs, yang berhasil menghasilkan lapisan karet silikon setebal 0,0025 sentimeter. Dia menutupi kandang tempat tinggal hamster dengan karet ini dan menurunkan hamster tersebut ke dalam akuarium. Selama beberapa jam, hamster kapal selam pertama di dunia menghirup oksigen terlarut dalam air, dan dalam keadaan waspada serta tidak menunjukkan tanda-tanda kecemasan. Ternyata film tersebut berperan sebagai membran, yang fungsinya sama seperti insang ikan. Film ini memungkinkan molekul gas kehidupan masuk, sementara karbon dioksida dipaksa keluar melalui film. Penemuan ini memungkinkan untuk mengatur kehidupan manusia di bawah air dengan memindahkan silinder berisi campuran pernapasan dan generator oksigen.

Silikon tersedia dalam tiga jenis: silikon metalurgi (MG), silikon kelas elektronik (EG), dan silikon kelas surya (SG). Karena serangkaian krisis energi, teknologi energi alternatif diperkenalkan secara intensif. Diantaranya adalah konversi energi matahari menjadi energi listrik, yaitu penggunaan instalasi tenaga surya yang menggunakan baterai tenaga surya. Komponen penting sel surya adalah silikon. Di Ukraina, pabrik titanium-magnesium Zaporozhye memproduksi silikon untuk panel surya. Di bawah Uni Soviet, perusahaan ini memproduksi 200 ton silikon, dengan volume produksi seluruh Uni Soviet sebesar 300 ton. Penulis saat ini tidak mengetahui apa pun tentang situasi produksi silikon di Zaporozhye. Biaya penyelenggaraan produksi modern silikon polikristalin untuk kebutuhan industri energi dengan kapasitas 1000 ton per tahun adalah sekitar 56 juta dolar. Sintesis silikon untuk berbagai kebutuhan di seluruh dunia menempati urutan pertama dalam permintaan dan akan mempertahankan posisi ini dalam waktu yang lama.

Dalam artikel ini kami hanya memeriksa beberapa perwakilan polimer anorganik. Mungkin banyak dari hal-hal yang disebutkan di atas dirasakan oleh beberapa orang dengan keterkejutan dan ketertarikan yang tulus. Seseorang melihat kembali konsep batu bertuah; meskipun itu bukan emas, batu mulia masih dapat diperoleh dari oksida logam yang tidak mencolok dan zat biasa lainnya. Kami berharap artikel ini dapat memberikan inspirasi dan setidaknya menghibur pembaca dengan fakta-fakta menarik.

Di alam terdapat polimer organoelemen, organik dan anorganik. Bahan anorganik meliputi bahan yang rantai utamanya anorganik dan cabang sampingnya bukan radikal hidrokarbon. Unsur golongan III-VI 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;
• datar;
• bercabang;
• jerat polimer;
• tiga dimensi dan lain-lain.

Tergantung pada atom rantai utama yang membentuk polimer:

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

Tergantung pada asal:

• alami;
• palsu.

Untuk mengklasifikasikan zat yang merupakan makromolekul dalam keadaan padat sebagai polimer anorganik, diperlukan juga anisotropi tertentu dalam struktur spasial dan sifat terkaitnya.

Fitur Utama

Yang lebih umum adalah polimer heterochain, yang didalamnya terdapat pergantian atom elektropositif dan elektronegatif, misalnya B dan N, P dan N, Si dan O. Polimer anorganik heterochain (HP) dapat diperoleh dengan menggunakan reaksi polikondensasi. Polikondensasi kation okso dipercepat dalam lingkungan asam, dan polikondensasi kation terhidrasi dipercepat dalam lingkungan basa. Polikondensasi dapat dilakukan dalam larutan atau pada suhu tinggi.

Banyak polimer anorganik heterochain hanya dapat diperoleh pada 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 karbon dan p golongan VI: belerang, selenium, telurium.

Polimer anorganik: contoh dan aplikasi

Kekhasan NP adalah pembentukan makromolekul polimer dengan struktur tiga dimensi yang teratur. Kehadiran kerangka ikatan kimia yang kaku memberikan senyawa tersebut kekerasan yang signifikan.

Properti ini memungkinkan penggunaan polimer anorganik. Penggunaan bahan-bahan ini telah banyak diterapkan dalam 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. Sedangkan serat boron dan turunannya tetap stabil hingga suhu 650˚C. Inilah sebabnya mengapa polimer anorganik menjanjikan untuk menciptakan bahan baru yang tahan kimia dan panas.

NP, yang pada saat yang sama memiliki sifat yang mirip dengan sifat organik dan mempertahankan sifat spesifiknya, juga memiliki kepentingan praktis. Ini termasuk fosfat, polifosfazen, silikat, polimer dengan berbagai gugus samping.

Polimer karbon

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

Carbyne adalah polimer linier yang dibuat secara artifisial dan jarang dipelajari dengan indikator kekuatan yang tak tertandingi, tidak kalah dengan, dan menurut sejumlah penelitian, lebih unggul dari graphene. Namun, carbyne adalah zat misterius. Memang tidak semua ilmuwan mengakui keberadaannya sebagai materi yang berdiri sendiri.

Secara eksternal tampak seperti bubuk hitam kristal logam. Memiliki sifat semikonduktor. Konduktivitas listrik carbyne meningkat secara signifikan bila terkena cahaya. Ia tidak kehilangan sifat-sifat ini bahkan pada suhu hingga 5000 °C, yang jauh lebih tinggi dibandingkan bahan lain dengan tujuan serupa. Materi tersebut diperoleh pada tahun 60an oleh V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin dan Yu.P. Kudryavtsev dengan oksidasi katalitik asetilena. Hal tersulit adalah menentukan jenis ikatan antar atom karbon. Selanjutnya, suatu zat yang hanya memiliki ikatan rangkap antara atom karbon diperoleh di Institut Senyawa Organoelemen dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Senyawa baru itu diberi nama polikumulena.

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

Berlian - sifat-sifatnya berbeda secara mendasar. Berlian adalah polimer spasial (tiga dimensi). Semua atom karbon disatukan oleh ikatan kovalen yang kuat. Oleh karena itu, polimer ini sangat tahan lama. Berlian tidak menghantarkan arus atau panas dan memiliki struktur transparan.

Polimer boron

Jika Anda ditanya 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 terlihat seperti ini (B12C3)n. Sel satuannya berbentuk belah ketupat. Kerangka ini dibentuk oleh dua belas atom boron yang terikat secara kovalen. Dan di tengahnya terdapat gugus linier dari tiga atom karbon yang terikat secara kovalen. Hasilnya adalah struktur yang sangat tahan lama.

Borida - kristalnya terbentuk mirip dengan karbida yang dijelaskan di atas. Yang paling stabil adalah HfB2, yang hanya meleleh pada suhu 3250 °C. TaB2 memiliki ketahanan kimia terbesar - tidak terpengaruh oleh asam atau campurannya.

Boron nitrida - sering disebut bedak putih karena kemiripannya. Kesamaan ini sebenarnya hanya dangkal. Secara struktural mirip dengan grafit. Itu diperoleh dengan memanaskan boron atau oksidanya dalam atmosfer amonia.

Borazon

Elbor, borazon, cyborite, kingsongite, cubonite adalah polimer anorganik superkeras. Contoh penerapannya: produksi bahan abrasif, pengolahan logam. Ini adalah zat inert secara kimia berdasarkan boron. Kekerasannya mendekati bahan lain selain berlian. Secara khusus, borazon meninggalkan goresan pada berlian, yang juga meninggalkan goresan pada kristal borazon.

Namun, NP ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan berlian alami: mereka memiliki ketahanan panas yang lebih besar (tahan terhadap suhu hingga 2000 °C, sedangkan berlian hancur pada suhu di kisaran 700-800 °C) dan ketahanan yang tinggi terhadap beban mekanis (mereka tahan 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 ilmuwan Leningrad pada tahun 1963.

Polimer belerang anorganik

Homopolimer - modifikasi belerang ini memiliki molekul linier. Zat ini tidak stabil; ketika suhu berfluktuasi, ia terpecah menjadi siklus oktahedral. Terbentuk ketika terjadi pendinginan mendadak dari lelehan belerang.

Modifikasi polimer sulfur 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 dihubungkan secara kovalen, dan makromolekul dihubungkan melalui ikatan molekul. Bahkan selenium yang dicairkan atau dilarutkan tidak terurai menjadi atom-atom individual.

Selenium merah atau amorf juga merupakan polimer dengan struktur rantai, tetapi strukturnya tidak tertata dengan baik. Pada kisaran suhu 70-90 ˚С 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. Itu diperoleh dalam kondisi buatan dengan mereaksikan batubara dalam tungku listrik pada suhu sekitar 2000 °C.

Polimer selenium lainnya:

• Selenium monoklinik lebih teratur daripada merah amorf, tetapi lebih rendah daripada 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. Diperoleh dengan memanaskan fosfor putih tanpa akses udara pada suhu 2500 ˚C. Fosfor hitam diperoleh oleh P. Bridgman dengan kondisi sebagai berikut: tekanan 200.000 atmosfer pada suhu 200 °C.

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

Kesimpulan

Polimer anorganik sebagian besar merupakan zat dengan karakteristik unik. Mereka digunakan dalam produksi, konstruksi, untuk pengembangan material yang inovatif dan bahkan revolusioner. Ketika sifat-sifat NP yang diketahui dipelajari dan sifat-sifat baru dibuat, cakupan penerapannya meluas.