İnorganik polimer malzemeler. Tellür zincir yapısı

52. Polimerler, plastikler Polimerler, makromolekülleri aynı atom grubunu temsil eden çok sayıda tekrarlanan temel birimlerden oluşan maddelerdir. Moleküllerin molekül ağırlığı 500 ila 1.000.000 arasında değişir. Polimer molekülleri ikiye ayrılır.

Teorik olarak element sisteminin III-VI gruplarının kimyasal elementlerinden oluşan inorganik polimerlerin varlığı mümkündür.

İnorganik polimerlerin oluşturulmasında en önemli kimyasal element, yeryüzünde en bol bulunan element olan oksijendir. Kolayca hetero zincirli elementooksan yüksek moleküler ağırlıklı bileşikler oluşturur, bu nedenle polielementoksanlar, hetero zincirli karbon içermeyen veya inorganik polimerlerin ana sınıfıdır.

İnorganik polimerler, P-O, B-O, S-O, Si-O, Al-O, vb. gibi bağlara sahip tüm karbon içermeyen polielementoksanların yanı sıra borürler, sülfitler, silisitler, karbürler vb. gibi birçok karbon içermeyen heteronükleer bileşiği içerir.

Yüksek moleküllü bileşiklerin, kovalent bağlarla makromoleküler bir yapıya bağlanan atomlardan oluşan maddeleri içerdiği genel olarak kabul edilir. İnorganik polimerlerdeki kovalent bağ içeriğinin %50 ila %80 arasında değiştiği tespit edilmiştir.

İnorganik polimerlerin makromolekülleri yalnızca heterozincirli değil aynı zamanda homoatomik de olabilir. Karbonun organik homoatomik polimerleri iyi bilinmektedir - yukarıda tartışılan elmas ve grafit (Bölüm 4).

Daha az bilinenler ise kükürt, selenyum ve tellürün homoatomik inorganik polimerleridir. Homoatomik kükürt polimerleri, 5000 ila 300.000 arasında bir molekül ağırlığına, 248-250 K'lik bir cam geçiş sıcaklığına sahiptir ve 273-353 K sıcaklıklarda oldukça elastik özellikler sergiler. Ancak çoğu kimyasal element, kararlı homoatomik yüksek moleküler bileşikler oluşturma yeteneğine sahip değildir.

Heterozincirli inorganik polimerler çok daha yaygın olarak bilinmektedir. Yapıları gereği daha stabil ve çeşitli etkilere karşı dayanıklıdırlar.

Heterozincirli inorganik polimerler de organik olanlar gibi doğrusal ve ağ yapısına sahip olabilir. Doğrusal camlar, silikon oksit, polifosfatlar ve poliboratlara (sırasıyla polifosforik ve poliborik asit tuzlarına dayalı bileşikler) dayalı silikat camları içerir. Silikatların yüksek moleküler yapısı, büyük yurttaşımız D.I. Mendeleev 19. yüzyılda tahminde bulundu. ve bir polimer olarak silika hakkında yazdı.

Silikon dioksit bazlı bir başka inorganik hetero zincirli polimer olan kuvars, üç boyutlu bir ağ yapısına sahiptir.

Silikatlara dayalı diğer doğal inorganik polimerik malzemeler iyi bilinmektedir - asbest, mika, talk. Bu polimerlerin sentezine yönelik teknolojiler geliştirilmiş olup, yapay malzemelerin teknik özellikleri doğal olanlardan daha yüksektir.

İnorganik heterozincirli polimer malzemelerin en önemli grubunu çeşitli bileşimlerdeki seramikler oluşturur.

Bu malzemelerin polimerik olduğunu düşünmemizi sağlayan şey nedir? Her şeyden önce, makromolekülün yüksek anizotropisinin varlığı ve atomların güçlü kovalent bağlarla birbirine bağlanması. Bununla birlikte, karbon içermeyen polimerler ve organik polimerler için gaz durumu bilinmemektedir. Tıpkı organik yüksek moleküllü bileşikler gibi, karbon içermeyen polimerler de termoplastiklere (örneğin silikat camlar) ve termosetlere (örneğin oksit seramikler) ayrılır.

İnorganik polimerlerin çözeltileri ve eriyikleri, düşük molekül ağırlıklı maddelerin çözeltileriyle karşılaştırıldığında artan viskoziteye sahiptir ve bu, artan molekül ağırlığıyla birlikte artar. Ağ bağlantılı inorganik polimerler, ağ bağlantılı organik polimerler gibi çözünme yeteneğine sahip değildir.

Doğrusal bir yapıya sahip inorganik polimerik malzemeler üç fiziksel durumda bulunabilir: camsı, oldukça elastik ve viskoz. Şek. Şekil 17.1 organik ve inorganik polimerler için termomekanik eğrileri göstermektedir. Eğriler, incelenen malzemeden yapılmış yuvarlak bir çubuğun farklı sıcaklıklarda burulma açısı f ölçülerek oluşturuldu.

Sunulan verilerden, organik polimerler gibi inorganik camların da iki sıcaklık geçişine sahip olduğu açıktır:

Pirinç. 17.1. Organik ve inorganik polimerlerin termomekanik eğrileri: 1 - pleksiglas; 2- ebonit; 3, 4, 5 - silikat camlar (sırasıyla kurşun, alkali ve düşük alkalin)

evet, özellikleri (bu durumda çubuğun bükülme açısı) keskin bir şekilde değişir; bu, camsı durumdan oldukça elastik bir duruma ve oldukça elastik bir durumdan viskoz bir akış durumuna geçişleriyle ilişkilidir.

Birçok inorganik polimer ağ yapısına sahiptir ve organik termosetler gibi yüksek elastikiyet sergileyemez. Ağ bağlantılı inorganik polimerler ve üç boyutlu bir ağa sahip organik polimerler için, "makromolekül" kavramı anlamını yitiriyor, çünkü tüm atomları tek bir ağ yapısına bağlanarak dev bir süpermakromolekül oluşturuyor.

İnorganik yüksek moleküllü bileşiklerin yanı sıra organik bileşiklerin üretilmesi teknolojisi polimerizasyon ve polikondensasyona dayanmaktadır. İnorganik polimerlerin ağ yapısına sahip sentezi ve bunlardan ürünlerin kalıplanması, tıpkı termosetlerden ürünlerin imalatında olduğu gibi aynı anda gerçekleşir.

İnorganik polimerlerin plastikleştirilmesi, düşük moleküler ağırlıklı maddelerle gerçekleştirilir ve organik polimerlerin organik plastikleştiricilerle plastikleştirilmesinde olduğu gibi, cam geçiş sıcaklığının azaltılmasını mümkün kılar. Moleküller arası etkileşimin seviyesini azaltan ve camsı geçiş ile akışkanlık sıcaklıkları arasındaki aralığı artıran inorganik polimerler için plastikleştirici olarak su, alkoller, amonyak ve nitrojen ve oksijen gibi gazlar kullanılır.

İnorganik polimerler supramoleküler yapılar oluşturma eğilimindedir. Çeşitli yöntemler kullanılarak cam yapısının kesin olarak sıralanmış mikrohomojenlikler içerdiği tespit edilmiştir. Hacim başına camda yapısal olarak düzenli bir eleman vardır 1(G 28 cm3 . Bu tür elemanların boyutları, kural olarak, son derece küçüktür (1 ila 300 nm arasında), bu nedenle özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip değildirler. camlar. Bazı malzemelerde, çekirdeklerin yardımıyla Kristalizasyon, özellikle iki fazlı amorf kristal yapı oluşturur ve bu, belirli özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesini mümkün kılar.

Şek. Şekil 17.2, metal oksitlere dayalı inorganik polimerlerin mikro yapısının fotoğraflarını gösterir; burada supramoleküler oluşumlar açıkça görülebilir ve bu malzemelerin yapısal sıralamasını gösterir.

Pirinç. 17.2. İnorganik polimerlerin supramoleküler yapıları (x10.000): A- yakıt peleti U0 2; B- spinel MgAl 2 0 4

Karbon içermeyen doğrusal polielementoksanların makromolekülleri, organik polimerler gibi esnektir. İnorganik polimerlerin makromoleküllerinde esneklik eksikliği hakkındaki yaygın görüş, karbon içermeyen doğal polimerlerin (silikatların) çoğunun, makromoleküllerin segmental hareketliliğini katı bir şekilde sınırlayan üç boyutlu bir yapıya sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır.

İnorganik polimerlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, ana zincirin yapısındaki farklılıkların bir sonucu olarak organik ve organoelement polimerlerin özelliklerinden temel olarak farklıdır. Yüksek mukavemet ve sertliğe, refrakterliğe ve ısı direncine, aşınma direncine ve mükemmel dielektrik özelliklere sahiptirler ve kimyasal ve biyolojik olarak inerttirler.

Bu özellikleri nedeniyle inorganik polimerler yangına dayanıklı, ısıya dayanıklı ve ultra güçlü yapı malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Yüksek ısı direncine sahip katalizörler ve adsorbanlar, yapıştırıcılar ve sızdırmazlık malzemeleri yapımında kullanılırlar; bu malzemeler lazer ve elektronik ekipmanların imalatında kullanılır. İnorganik polimerler yapı malzemesi olarak, ortopedi ve diş hekimliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ve bu sadece başlangıç.

Tablo 17.1.Seramik malzemeler ve cam alanında araştırma ve geliştirmenin geliştirilmesine yönelik tahmin

Tabloda Şekil 17.1, inorganik polimer malzemeler alanındaki araştırmaların geliştirilmesine yönelik tahminleri göstermektedir; bu, malzeme biliminin bu alanının, yeni teknoloji yaratma alanında devrim niteliğinde değişikliklere yol açması gerektiğini göstermektedir.

Bu malzemelerin kullanımının daha da geliştirilmesi, maliyetlerinin azaltılması ve üretim hacimlerinin genişletilmesi ihtiyacıyla ilişkilidir.

Güvenlik soruları

• 1. Hangi kimyasal elementler inorganik polimerik malzemeler oluşturabilir?
• 2. İnorganik polimerik malzemelerdeki atomları hangi bağlar bağlar?
• 3. İnorganik yapı malzemelerine örnekler verin.
• 4. İnorganik polimerlerin sahip olduğu yüksek moleküllü bileşiklerin doğasında bulunan en önemli özellikler nelerdir?
• 5. İnorganik polimerlerin hangi fiziksel durumları bilinmektedir?
• 6. İnorganik polimerler ısınmaya göre nasıl sınıflandırılabilir?
• 7. İnorganik polimerleri plastikleştirmek mümkün müdür?
• 8. Supramoleküler yapı kavramı inorganik polimerlere uygulanabilir mi?
• 9. İnorganik yapı malzemelerinin ayırt edici özellikleri nelerdir?

Modern dünyada polimerler hakkında en azından bir fikri olmayan neredeyse hiç kimse yok. Polimerler bir insanla birlikte yaşar, hayatını giderek daha rahat ve konforlu hale getirir. Polimerlerden bahsederken, daha görünür oldukları için ilk çağrışımlar sentetik organik maddeler olacaktır. Doğal polimerler - doğal organik maddeler - çevremizdeki dünyada bunlardan daha fazlası olmasına rağmen, bir kişinin çağrışımsal algısında arka planda kaybolurlar. Her zaman etrafımızı sarıyorlar ama kimse flora ve faunanın kökeninin doğasını düşünmüyor. Selüloz, nişasta, lignin, kauçuk, proteinler ve nükleik asitler, doğanın etrafımızdaki hayvan ve bitki dünyasını yaratmak için kullandığı ana malzemelerdir. Ve kesinlikle hiç kimse değerli taşları, grafiti, mikayı, kumu ve kili, camı ve çimentoyu polimer olarak algılamayacaktır. Bununla birlikte bilim, yukarıda sıralananlar da dahil olmak üzere birçok inorganik bileşiğin polimerik yapısı gerçeğini ortaya koymuştur. Polimer maddeler makromoleküllerden oluşur. Polimerler oluştuğunda, çok sayıda atom veya atom grubu, kimyasal bağlarla (kovalent veya koordinasyon) birbirine bağlanır. Polimer makromolekülleri onlarca, yüzlerce, binlerce veya onbinlerce atom veya tekrarlanan temel birimler içerir. Polimer yapısı hakkında bilgi, çözeltilerin özellikleri, kristallerin yapısı ve inorganik maddelerin mekanik ve fizikokimyasal özellikleri incelenerek elde edildi. Yukarıdakileri desteklemek için, bazı inorganik maddelerin polimerik yapısının gerçeğini doğrulayan yeterli miktarda bilimsel literatürün bulunduğuna dikkat edilmelidir.

Mantıklı bir açıklama şu olabilir: Neden sentetik organik polimerler hakkında bu kadar çok bilgi varken inorganik polimerler hakkında bu kadar az bilgi var? İnorganik polimerik maddeler varsa bunlar tam olarak nedir ve nerede kullanılır? Yukarıda inorganik polimerlerin çeşitli örnekleri verilmiştir. Bunlar herkesin bildiği iyi bilinen maddelerdir, ancak çok az kişi bu maddelerin polimer olarak sınıflandırılabileceğini biliyor. Genel olarak ortalama bir insan, grafitin bir polimer olarak sınıflandırılıp sınıflandırılamayacağını umursamıyor; değerli taşlara gelince, bazıları için pahalı mücevherleri ucuz plastik mücevherlerle eşitlemek rahatsız edici bile olabilir. Bununla birlikte, bazı inorganik maddelere polimer demek için bir neden varsa, o zaman neden bunun hakkında konuşmayasınız? Bu tür malzemelerin bazı temsilcilerine bakalım ve en ilginç olanlarına daha detaylı bakalım.
İnorganik polimerlerin sentezi çoğunlukla çok saf başlangıç ​​malzemelerinin yanı sıra yüksek sıcaklık ve basınç gerektirir. Organik polimerler gibi bunların üretimine yönelik ana yöntemler polimerizasyon, polikondensasyon ve polikoordinasyondur. En basit inorganik polimerler, aynı atomlardan oluşan zincirlerden veya çerçevelerden oluşan homozincir bileşiklerini içerir. Hemen hemen tüm organik polimerlerin yapısında yer alan ana element olan iyi bilinen karbona ek olarak, makromoleküllerin oluşumuna başka elementler de katılabilir. Bu elementler arasında üçüncü gruptan bor, dördüncü gruptan silikon, germanyum ve kalay, ayrıca beşinci gruptan karbon, fosfor, arsenik, antimon ve bizmut, altıncı gruptan kükürt, selenyum, tellür yer alıyor. Esas olarak bu elementlerden elde edilen homozincir polimerler elektronik ve optikte kullanılmaktadır. Elektronik endüstrisi çok yüksek bir hızla gelişiyor ve sentetik kristallere olan talep uzun süredir arzı aşıyor. Bununla birlikte, karbon ve onun temelinde üretilen inorganik polimerler: elmas ve grafit özellikle dikkat çekicidir. Grafit, çeşitli endüstrilerde uygulama bulan iyi bilinen bir malzemedir. Kurşun kalemler, elektrotlar, potalar, boyalar ve yağlayıcılar grafitten yapılır. Binlerce ton grafit, nötronları yavaşlatma özelliği nedeniyle nükleer endüstrinin ihtiyaçlarına gidiyor. Makalede inorganik polimerlerin en ilginç temsilcileri olan değerli taşlar üzerinde daha ayrıntılı olarak duracağız.
İnorganik polimerlerin en ilginç, iddialı ve kadınlar tarafından sevilen temsilcisi elmastır. Elmaslar çok pahalı minerallerdir ve aynı zamanda inorganik polimerler olarak da sınıflandırılabilir; doğada beş büyük şirket tarafından çıkarılmaktadır: DeBeers, Alrosa, Leviev, BHPBilliton, RioTinto. Bu taşların itibarını yaratan DeBeers şirketiydi. Akıllı pazarlama “sonsuza kadar” sloganına indirgenir. DeBeers bu taşı sevginin, refahın, gücün ve başarının sembolüne dönüştürdü. İlginç bir gerçek, elmasların doğada oldukça sık bulunmasıdır; örneğin daha nadir mineraller olan safir ve yakut, ancak elmaslardan daha düşük değere sahiptirler. En ilginç olanı ise doğal elmas piyasasında gelişen durum. Gerçek şu ki, sentetik elmas elde etmeyi mümkün kılan teknolojiler var. 1954 yılında General Electric araştırmacısı Tracy Hall, 100.000 atmosfer basınçta ve 2500°C'nin üzerindeki sıcaklıkta demir sülfürden elmas kristalleri elde etmeyi mümkün kılan bir cihaz icat etti. Bu taşların kalitesi mücevher açısından yüksek değildi ancak sertliği doğal taşla aynıydı. Hall'un icadı geliştirildi ve 1960 yılında General Electric, mücevher kalitesinde elmas üretmenin mümkün olduğu bir tesis kurdu. Olumsuz nokta sentetik taşların fiyatının doğal taşlara göre daha yüksek olmasıydı.
Şu anda elmasları sentezlemek için iki teknoloji var. HPHT (yüksek basınç/yüksek sıcaklık) teknolojisi, elmasların yüksek basınç ve yüksek sıcaklığın birleşimiyle sentezlenmesidir. CVD (kimyasal buhar biriktirme) teknolojisi, daha ilerici olduğu düşünülen ve sanki elmasın büyümesinin doğal koşullarını simüle ediyormuş gibi elmas yetiştirmenize olanak tanıyan bir kimyasal buhar biriktirme teknolojisidir. Her iki teknolojinin de avantajları ve dezavantajları vardır. Bunları kullanan kampanyalar, kendi icatlarını ve gelişmelerini kullanarak teknolojinin eksikliklerini gideriyor. Örneğin, 1989 yılında Novosibirsk'ten bir grup Sovyet bilim adamı füzyon basıncını 60.000 atmosfere düşürmeyi başardı. Sovyetler Birliği'nin dağılmasının ardından, yüksek kaliteli değerli taşların ucuz sentezine yönelik teknolojiyi elde etmek isteyen birçok yabancı yatırımcı sayesinde elmas sentezi alanındaki gelişmeler durmadı. Örneğin DeBeers, piyasayı kontrol etme fırsatını kaybetmemek için bazı bilim adamlarının çalışmalarını finanse etti. Bazı özel girişimciler Rusya'da elmas sentezi ekipmanı satın aldı; örneğin, şu anda gelişen Amerikan şirketi Gemesis, 1996 yılında Rusya'da 60.000 $ karşılığında bir elmas yetiştirme tesisini satın alarak işe başladı. Gemesis artık nadir renkteki pırlantaları (sarı ve mavi) üretip satıyor ve bunlar ile tamamen aynı doğal taşlar arasındaki fiyat farkı %75'e ulaşıyor.

Elmasları sentezleyen bir diğer büyük şirket olan Apollo Diamond, taşları belirli bir bileşime sahip bir gaz atmosferinde (HPHT ve CVD'nin simbiyoz teknolojisi) sentezleyerek HPHT teknolojisini geliştirmektedir. Bu yöntem Apollo Diamond'ı mücevher taşları pazarına kazandırıyor, aynı zamanda bu teknoloji kullanılarak yetiştirilen sentetik elmasların kalitesi de çok yüksek. Gemotologların sentetik taşları doğal taşlardan ayırt etmesi giderek zorlaşıyor. Bu, oldukça karmaşık ve pahalı ekipmanlar kullanılarak yapılan karmaşık analizleri gerektirir. Apollo Diamond sentetik mücevher elmaslarının standart analiz yöntemleri kullanılarak doğal minerallerden ayırt edilmesi neredeyse imkansızdır.

Dünya elmas üretimi şu anda 115 milyon karat yani yılda 23 tondur. Teorik olarak bu devasa pazar çökebilir ve elmasların değerli taşlar olarak itibarı sonsuza kadar kaybolabilir. Tekelci firmalar durumu istikrara kavuşturmak ve piyasayı kontrol etmek için yatırım yapar. Örneğin, pahalı pazarlama kampanyaları yürütülüyor, yapay elmas üretim teknolojileri için patentler satın alınıyor, böylece bu teknolojiler hiç tanıtılmıyor, markalı elmaslar için doğal kökenlerini doğrulayan sertifikalar ve kalite pasaportları veriliyor. Peki bu durum füzyon teknolojisinin ilerlemesini engelleyecek mi?

Pırlantadan bahsetmişken mücevher sektörünün değerli taşlarının parlaklığı dikkatimizi çekti ama endüstriyel taşları da belirtmeliyiz. Bu durumda, elmas yetiştiren işletmelerin çoğu öncelikle elektronik ve optik endüstrilerinin ihtiyaçları için faaliyet göstermektedir. Endüstriyel taş pazarı mücevher pazarı kadar ilgi çekici olmayabilir ama yine de çok büyük. Örneğin Apollo Diamond'ın ana geliri, yarı iletkenler için ince elmas disklerin sentezidir. Bu arada, ayda yaklaşık 200 kg elmas verimliliğine sahip bir elmas sentez tesisi artık 30 bin dolara satın alınabiliyor.

Değerli taşların bir diğer temsilcisi ise yakuttur. İlk sentetik yakut 1902'de doğdu. Fransız mühendis Verneuil tarafından alüminyum oksit ve krom tozunun eritilmesiyle sentezlendi ve daha sonra altı gramlık bir yakut halinde kristalleştirildi. Sentezin bu basitliği, dünya çapında endüstriyel yakut üretiminin nispeten hızlı bir şekilde gelişmesine olanak sağladı. Bu taş büyük talep görüyor. Dünyada her yıl yaklaşık 5 ton yakut çıkarılıyor ve pazarın ihtiyacı yüzlerce tonu buluyor. Saat endüstrisinde ve lazer üretiminde yakutlara ihtiyaç duyulmaktadır. Verneuil tarafından önerilen teknoloji daha sonra safir ve garnet sentezinin ön koşullarını sağladı. Yapay yakutların en büyük üretimleri Fransa, İsviçre, Almanya, Büyük Britanya ve ABD'de bulunmaktadır. Üretim ekonomisi aşağıdaki gibidir. Maliyetin aslan payı enerji maliyetlerine gidiyor. Aynı zamanda bir kilogram yakutun sentezlenmesinin maliyeti 60 dolar, bir kilogram safirin maliyeti ise 200 dolardır. Böyle bir işletmenin karlılığı çok yüksektir çünkü kristallerin satın alma fiyatı en az iki kat daha yüksektir. Burada, büyütülen tek kristal ne kadar büyük olursa maliyetinin de o kadar düşük olması; ayrıca kristallerden ürünler üretilirken fiyatlarının satılan kristallerin fiyatından çok daha yüksek olacağı gibi bir dizi faktör dikkate alınmalıdır (çünkü). örneğin cam üretimi ve satışı). Ekipmana gelince, Rusya'nın kristal yetiştirme tesisleri yaklaşık 50 bin dolara mal oluyor, Batılı tesisler çok daha pahalı, organize üretimin geri ödeme süresi ise ortalama iki yıl. Daha önce de belirtildiği gibi, pazarın sentetik kristallere olan ihtiyacı çok büyük. Örneğin safir kristaller büyük talep görüyor. Dünyada yılda yaklaşık bin ton safir sentezleniyor. Yıllık üretim ihtiyacı bir milyon tona ulaşıyor!
Zümrütler mücevher sektörünün ihtiyaçları doğrultusunda özel olarak sentezlenmektedir. Diğer kristallerden farklı olarak zümrüt, bir eriyikten değil, bir hidrotermal odada 400 ° C sıcaklıkta ve 500 atmosfer basınçta bir bor ahidrit çözeltisinden elde edilir. Doğal taş çıkarımının yılda sadece 500 kilogram olması merak ediliyor. Sentetik zümrütler de dünyada diğer kristaller kadar büyük olmayan miktarlarda, yani yılda bir ton civarında üretiliyor. Gerçek şu ki, zümrüt sentezleme teknolojisinin verimliliği düşük, ancak bu tür üretimin karlılığı yüksek. Kilogramı 200 dolar maliyetle ayda yaklaşık 5 kilogram kristal üreten sentetik zümrütlerin satış fiyatı neredeyse doğal zümrütlerin fiyatına eşit. Zümrüt sentezi için kurulumun maliyeti yaklaşık 10 bin dolar.
Ancak en popüler sentetik kristal silikondur. Belki herhangi bir değerli taşa şans verecektir. Şu anda silikon, sentetik kristaller için toplam pazarın %80'ini kaplıyor. Yüksek teknolojilerin hızla gelişmesi nedeniyle piyasada silikon sıkıntısı yaşanıyor. Şu anda silikon üretiminin karlılığı %100'ün üzerindedir. Bir kilogram silisyumun fiyatı kilogram başına 100 dolar civarındayken sentez maliyeti 25 dolara ulaşıyor.

Yarı iletken olarak ultra saf silikon kullanılır. Kristallerinden yüksek verimli güneş fotoselleri yapılır. Silikon da karbon gibi atomlarından uzun moleküler zincirler oluşturabilir. Bu sayede şaşırtıcı özelliklere sahip silan ve kauçuk elde edilir. Birkaç yıl önce, 0,0025 santimetre kalınlığında silikon kauçuktan bir film üretmeyi başaran Amerikalı mühendis Walter Robbs'un deneyleriyle ilgili haberler tüm dünyayı heyecanlandırıyordu. Hamsterin yaşadığı kafesi bu lastikle kapladı ve hamsteri akvaryuma indirdi. Dünyanın ilk denizaltı hamsteri birkaç saat boyunca suda çözünmüş oksijeni soludu, uyanıktı ve hiçbir endişe belirtisi göstermedi. Filmin, balığın solungaçlarıyla aynı işlevleri yerine getiren bir zar rolü oynadığı ortaya çıktı. Film, canlandırıcı gaz moleküllerinin içeri girmesine izin verirken, karbondioksit filmden dışarı atılır. Bu keşif, nefes alan karışım ve oksijen jeneratörlerinin bulunduğu silindirleri bir kenara kaydırarak su altında insan yaşamını düzenlemeyi mümkün kılıyor.

Silikon üç tipte gelir: metalurjik silikon (MG), elektronik sınıfı silikon (EG) ve güneş sınıfı silikon (SG). Bir dizi enerji krizi nedeniyle alternatif enerji teknolojileri yoğun bir şekilde kullanılmaya başlandı. Bunlar arasında güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi, yani güneş pilleriyle çalışan güneş enerjisi tesislerinin kullanılması da yer alıyor. Güneş pillerinin önemli bir bileşeni silikondur. Ukrayna'da Zaporozhye titanyum-magnezyum fabrikası güneş panelleri için silikon üretti. Sovyetler Birliği döneminde bu işletme 200 ton silikon üretti ve tüm Birlik üretim hacmi 300 ton oldu. Yazar şu anda Zaporozhye'deki silikon üretiminin durumu hakkında hiçbir şey bilmiyor. Enerji sektörünün ihtiyaçlarına yönelik yıllık 1000 ton kapasiteli modern bir polikristalin silikon üretimi organize etmenin maliyeti yaklaşık 56 milyon dolardır. Çeşitli ihtiyaçlara yönelik silikon sentezi dünya çapında talepte ilk sırada yer almaktadır ve bu konumunu uzun süre koruyacaktır.

Makalede inorganik polimerlerin yalnızca bazı temsilcilerini inceledik. Belki yukarıda anlatılanların çoğu bazıları tarafından şaşkınlıkla ve gerçekten ilgiyle karşılandı. Birisi felsefe taşı kavramına yeni bir bakış attı; altın olmasa bile, sıradan metal oksitlerden ve diğer dikkat çekmeyen maddelerden değerli taşlar elde etmek hala mümkün. Makalenin düşünceye yol açtığını ve en azından okuyucuyu ilginç gerçeklerle eğlendirdiğini umuyoruz.

İnorganik polimerler

• İnorganik polimerler- tekrar eden birimde C-C bağları içermeyen ancak yan ikame ediciler olarak bir organik radikal içerebilen polimerler.

Polimerlerin sınıflandırılması

1. Homozincir polimerleri

Karbon ve kalkojenler (sülfürün plastik modifikasyonu).

Mineral lifli asbest

Asbestin özellikleri

• Asbest(Yunanca ἄσβεστος, - yok edilemez), silikat sınıfından bir grup ince lifli mineralin ortak adıdır. En iyi esnek liflerden oluşur.

• Ca2Mg5Si8O22(OH)2 - formül

• Asbestin iki ana türü serpantin asbest (krizotil asbest veya beyaz asbest) ve amfibol asbesttir.

Kimyasal bileşim

• Kimyasal bileşimleri açısından asbest, magnezyum, demir ve kısmen kalsiyum ve sodyumdan oluşan sulu silikatlardır. Aşağıdaki maddeler krizotil asbest sınıfına aittir:

• Mg6(OH)8

• 2Na2O*6(Fe,Mg)O*2Fe2O3*17SiO2*3H2O

Emniyet

• Asbest pratik olarak inerttir ve vücut sıvılarında çözünmez, ancak gözle görülür bir kanserojen etkiye sahiptir. Asbest madenciliği ve işlemeyle uğraşan kişilerin tümör geliştirme olasılığı genel nüfusa göre birkaç kat daha fazladır. Çoğu zaman akciğer kanserine, periton tümörlerine, mide ve uterusa neden olur.

• Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı, karsinojenlerle ilgili kapsamlı bilimsel araştırmaların sonuçlarına dayanarak, asbesti birinci kategorideki en tehlikeli kanserojenlerden biri olarak sınıflandırmıştır.

Asbest uygulaması

• Yangına dayanıklı kumaşların üretimi (itfaiyeciler için dikiş kıyafetleri dahil).

• İnşaatta (boru ve arduvaz üretimi için asbestli çimento karışımlarının bir parçası olarak).

• Asitlerin etkisinin azaltılması gereken yerlerde.

Litosfer oluşumunda inorganik polimerlerin rolü

Litosfer

• Litosfer- Dünyanın sert kabuğu. Yer kabuğundan ve mantonun astenosfere kadar olan üst kısmından oluşur.

Okyanusların ve kıtaların altındaki litosfer önemli ölçüde değişiklik gösterir. Kıtaların altındaki litosfer, toplam kalınlığı 80 km'yi bulan tortul, granit ve bazalt katmanlarından oluşur. Okyanusların altındaki litosfer, okyanus kabuğunun oluşması sonucu birçok aşamadan kısmi erime geçirmiştir, eriyebilir nadir elementler açısından büyük ölçüde tükenmiştir, esas olarak dünit ve harzburjitlerden oluşur, kalınlığı 5-10 km'dir ve granit katman tamamen yoktur.

Kimyasal bileşim

Yer kabuğunun ve Ay'ın yüzey toprağının ana bileşenleri Si ve Al oksitler ve bunların türevleridir. Bu sonuç, bazalt kayaların yaygınlığı hakkındaki mevcut fikirlere dayanarak yapılabilir. Yerkabuğunun ana maddesi magmadır; erimiş minerallerle birlikte önemli miktarda gaz içeren sıvı bir kaya biçimidir. Magma yüzeye ulaştığında bazalt kayalara dönüşen lavları oluşturur. Lavın ana kimyasal bileşeni silika veya silikon dioksit SiO2'dir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda silikon atomları, alüminyum gibi diğer atomlarla kolayca yer değiştirerek çeşitli alüminosilikat türleri oluşturabilir. Genel olarak litosfer, yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında geçmişte meydana gelen fiziksel ve kimyasal işlemler sonucu oluşan diğer maddelerin de dahil olduğu bir silikat matrisidir. Hem silikat matrisinin kendisi hem de içindeki kalıntılar ağırlıklı olarak polimer formundaki maddeleri, yani heterozincirli inorganik polimerleri içerir.

Granit

• Granit - silisli magmatik müdahaleci kaya. Kuvars, plajiyoklaz, potasyum feldspat ve mika - biyotit ve muskovitten oluşur. Granitler kıtasal kabukta oldukça yaygındır.

En büyük granit hacimleri, iki kıtasal levhanın çarpıştığı ve kıtasal kabuğun kalınlaştığı çarpışma bölgelerinde oluşur. Bazı araştırmacılara göre orta kabuk seviyesinde (derinlik 10-20 km) kalınlaşan çarpışma kabuğunda tam bir granit eriyiği tabakası oluşuyor. Ek olarak, granitik magmatizma aktif kıta kenarlarının ve daha az ölçüde ada yaylarının karakteristiğidir.

• Granitin mineral bileşimi:

• feldispatlar - %60-65;

• kuvars - %25-30;

• koyu renkli mineraller (biyotit, nadiren hornblend) - %5-10.

Bazalt

• Mineral bileşimi. Ana kütle plajiyoklaz, klinopiroksen, manyetit veya titanomagnetit mikrolitlerinin yanı sıra volkanik camdan oluşur. En yaygın aksesuar minerali apatittir.

• Kimyasal bileşim. Silika içeriği (SiO2) %45 ila %52-53 arasında değişir; alkalin oksitler Na2O+K2O toplamı %5'e kadar, alkalin bazaltlarda ise %7'ye kadar değişir. Diğer oksitler şu şekilde dağıtılabilir: TiO2 = %1,8-2,3; Al2O3=%14,5-17,9; Fe2O3=%2,8-5,1; FeO=%7,3-8,1; MnO=%0,1-0,2; MgO=%7,1-9,3; CaO=%9,1-10,1; P2O5=%0,2-0,5;

Kuvars (Silikon(IV) Oksit, Silika)

Formül: SiO2

• Formül: SiO2

• Renk: renksiz, beyaz, mor, gri, sarı, kahverengi

• Özellik rengi: beyaz

• Parlamak: camsı, bazen katı kütlelerde yağlı

• Yoğunluk: 2,6-2,65 g/cm³

• Sertlik: 7

Kimyasal özellikler

Korindon (Al2O3, alümina)

Formül: Al2O3

• Formül: Al2O3

• Renk: mavi, kırmızı, sarı, kahverengi, gri

• Özellik rengi: beyaz

• Parlamak: bardak

• Yoğunluk: 3,9-4,1 g/cm³

• Sertlik: 9

Tellür

Tellür zincir yapısı

• Kristaller altıgendir, içlerindeki atomlar sarmal zincirler oluşturur ve en yakın komşularına kovalent bağlarla bağlanır. Bu nedenle elementel tellür inorganik bir polimer olarak düşünülebilir. Kristalin tellür metalik bir parlaklık ile karakterize edilir, ancak karmaşık kimyasal özellikleri nedeniyle metal olmayan olarak sınıflandırılabilir.

Tellür uygulamaları

• Yarı iletken malzemelerin üretimi

• Kauçuk üretimi

• Yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik

Selenyum

Selenyum zincir yapısı

Siyah Gri Kırmızı

Gri selenyum

Gri selenyum (bazen metalik olarak da adlandırılır) altıgen sistemde kristallere sahiptir. Temel kafesi hafif deforme olmuş bir küp olarak temsil edilebilir. Tüm atomları spiral şekilli zincirlere dizilmiş gibi görünüyor ve bir zincirdeki komşu atomlar arasındaki mesafeler, zincirler arasındaki mesafeden yaklaşık bir buçuk kat daha az. Bu nedenle temel küpler çarpıktır.

Gri selenyum uygulamaları

• Sıradan gri selenyum yarı iletken özelliklere sahiptir; p tipi bir yarı iletkendir; içindeki iletkenlik esas olarak elektronlar tarafından değil, “delikler” tarafından yaratılır.

• Yarı iletken selenyumun pratik olarak çok önemli bir özelliği de ışığın etkisi altında elektrik iletkenliğini keskin bir şekilde artırma yeteneğidir. Selenyum fotosellerinin ve diğer birçok cihazın çalışması bu özelliğe dayanmaktadır.

Kırmızı selenyum

• Kırmızı selenyum daha az kararlı amorf bir modifikasyondur.

• Zincir yapısına sahip fakat yapısı kötü düzenlenmiş bir polimer. 70-90°C sıcaklık aralığında kauçuğa benzer özellikler kazanarak oldukça elastik bir duruma dönüşür.

• Belirli bir erime noktası yoktur.

• Kırmızı amorf selenyum artan sıcaklıkla (-55) gri altıgen selenyuma dönüşmeye başlar

Sülfür

Yapısal özellikler

• Sülfürün plastik modifikasyonu, sol ve sağ dönme eksenlerine sahip sarmal kükürt atomu zincirlerinden oluşur. Bu zincirler bükülerek tek yöne çekilir.

• Plastik kükürt kararsızdır ve kendiliğinden eşkenar dörtgen kükürte dönüşür.

Plastik kükürt elde edilmesi

Kükürt uygulaması

• Sülfürik asitin hazırlanması;

• Kağıt sektöründe;

• tarımda (başta üzüm ve pamuk olmak üzere bitki hastalıklarıyla mücadele etmek için);

• boyaların ve parlak bileşimlerin üretiminde;

• siyah (av) tozu elde etmek için;

• kibrit yapımında;

• bazı cilt hastalıklarının tedavisi için merhemler ve tozlar.

Karbonun allotropik modifikasyonları

Karşılaştırmalı özellikler

Karbonun allotropik modifikasyonlarının uygulanması

• Elmas - endüstride: bıçak, matkap, kesici yapımında kullanılır; takı yapımında. Gelecek, elmas yüzeyler üzerinde mikroelektroniğin geliştirilmesinde yatmaktadır.

• Grafit – eritme potalarının, elektrotların üretimi için; plastik dolgu maddesi; nükleer reaktörlerde nötron moderatörü; siyah grafit kalemler için kurşun üretimine yönelik bileşimin bileşeni (kaolin ile karıştırılmış)