अकार्बनिक पॉलिमर: उदाहरण और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

प्रकृति में जीव तत्व, कार्बनिक और अकार्बनिक बहुलक होते हैं। अकार्बनिक पदार्थों में ऐसी सामग्री शामिल होती है जिनकी मुख्य श्रृंखला अकार्बनिक होती है, और पार्श्व शाखाएं हाइड्रोकार्बन रेडिकल नहीं होती हैं। रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के III-VI समूहों के तत्व अकार्बनिक मूल के पॉलिमर के निर्माण के लिए सबसे अधिक प्रवण हैं।

वर्गीकरण

जैविक और अकार्बनिक पॉलिमर का सक्रिय रूप से अध्ययन किया जा रहा है, उनकी नई विशेषताओं का निर्धारण किया जा रहा है, इसलिए इन सामग्रियों का स्पष्ट वर्गीकरण अभी तक विकसित नहीं हुआ है। हालांकि, पॉलिमर के कुछ समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

संरचना के आधार पर:

• रैखिक;
• फ्लैट;
• शाखा;
• बहुलक जाल;
• त्रि-आयामी और अन्य।

बहुलक बनाने वाले रीढ़ की हड्डी के परमाणुओं के आधार पर:

• होमोचैन प्रकार (-M-)n - एक प्रकार के परमाणुओं से मिलकर बनता है;
• हेटेरोचैन प्रकार(-M-L-)n - विभिन्न प्रकार के परमाणुओं से मिलकर बना होता है।

मूल के आधार पर:

• प्राकृतिक;
• कृत्रिम।

अकार्बनिक पॉलिमर के रूप में ठोस अवस्था में मैक्रोमोलेक्यूल्स को वर्गीकृत करने के लिए, उनके पास स्थानिक संरचना और संबंधित गुणों की एक निश्चित अनिसोट्रॉपी भी होनी चाहिए।

मुख्य विशेषताएं

अधिक सामान्य हेटरोचेन पॉलिमर हैं, जिसमें इलेक्ट्रोपोसिटिव और इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणुओं का प्रत्यावर्तन होता है, उदाहरण के लिए, बी और एन, पी और एन, सी और ओ। पॉलीकोंडेशन प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके हेटेरोचैन अकार्बनिक पॉलिमर (एनपी) प्राप्त करें। एक अम्लीय माध्यम में ऑक्सोअनियन के पॉलीकोंडेशन को त्वरित किया जाता है, जबकि एक क्षारीय माध्यम में हाइड्रेटेड केशन के पॉलीकोंडेशन को त्वरित किया जाता है। उच्च तापमान की उपस्थिति में समाधान और ठोस दोनों में पॉलीकंडेंसेशन किया जा सकता है।

कई हेटरोचेन अकार्बनिक पॉलिमर केवल उच्च तापमान संश्लेषण की शर्तों के तहत प्राप्त किए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, सीधे सरल पदार्थों से। कार्बाइड का निर्माण, जो बहुलक निकाय होते हैं, तब होता है जब कुछ ऑक्साइड कार्बन के साथ-साथ उच्च तापमान की उपस्थिति में परस्पर क्रिया करते हैं।

लंबी होमोचैन श्रृंखलाएं (पोलीमराइजेशन की डिग्री n>100 के साथ) कार्बन और समूह VI पी-तत्व बनाती हैं: सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम।

अकार्बनिक पॉलिमर: उदाहरण और अनुप्रयोग

एनपी की विशिष्टता शिक्षा में निहित हैमैक्रोमोलेक्यूल्स की नियमित त्रि-आयामी संरचना के साथ बहुलक क्रिस्टलीय निकाय। रासायनिक बंधों के कठोर ढांचे की उपस्थिति ऐसे यौगिकों को महत्वपूर्ण कठोरता प्रदान करती है।

यह गुण अकार्बनिक पॉलिमर को अपघर्षक सामग्री के रूप में उपयोग करना संभव बनाता है। इन सामग्रियों के उपयोग ने उद्योग में सबसे व्यापक अनुप्रयोग पाया है।

एनपी का असाधारण रासायनिक और थर्मल प्रतिरोध भी एक मूल्यवान संपत्ति है। उदाहरण के लिए, कार्बनिक पॉलिमर से बने मजबूत फाइबर हवा में 150-220 C के तापमान तक स्थिर होते हैं। इस बीच, बोरॉन फाइबर और इसके डेरिवेटिव 650 के तापमान तक स्थिर रहते हैं। यही कारण है कि अकार्बनिक पॉलिमर नई रासायनिक और गर्मी प्रतिरोधी सामग्री बनाने का वादा कर रहे हैं।

व्यावहारिक मूल्य भी एनपी का है, जो दोनों गुणों में कार्बनिक के करीब हैं, और अपने विशिष्ट गुणों को बनाए रखते हैं। इनमें विभिन्न पक्ष समूहों के साथ फॉस्फेट, पॉलीफॉस्फेज़िन, सिलिकेट, पॉलिमरिक सल्फर ऑक्साइड शामिल हैं।

कार्बन पॉलिमर

असाइनमेंट: "अकार्बनिक पॉलिमर के उदाहरण दें," अक्सर रसायन शास्त्र की पाठ्यपुस्तकों में पाया जाता है। सबसे उत्कृष्ट एनपी - कार्बन डेरिवेटिव के उल्लेख के साथ इसे पूरा करने की सलाह दी जाती है। आखिरकार, इसमें अनूठी विशेषताओं वाली सामग्री शामिल है: हीरे, ग्रेफाइट और कार्बाइन।

कार्बाइन एक कृत्रिम रूप से निर्मित, अल्प-अध्ययनित रैखिक बहुलक है जिसमें नायाब ताकत संकेतक हैं जो निम्न नहीं हैं, लेकिन कई अध्ययनों के अनुसार औरग्राफीन से बेहतर। हालांकि, कार्बाइन एक रहस्यमयी पदार्थ है। आखिरकार, सभी वैज्ञानिक इसके अस्तित्व को एक स्वतंत्र सामग्री के रूप में नहीं पहचानते।

बाहरी रूप से एक धातु-क्रिस्टलीय काले पाउडर की तरह दिखता है। इसमें अर्धचालक गुण होते हैं। प्रकाश की क्रिया के तहत कार्बाइन की विद्युत चालकता काफी बढ़ जाती है। यह 5000 तक के तापमान पर भी इन गुणों को नहीं खोता है, जो इस उद्देश्य की अन्य सामग्रियों की तुलना में बहुत अधिक है। सामग्री 60 के दशक में वी.वी. कोर्शक, ए.एम. स्लैडकोव, वी.आई. कसाटोचिन और यू.पी. एसिटिलीन के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण द्वारा कुद्रियात्सेव। सबसे कठिन कार्य कार्बन परमाणुओं के बीच बंधों के प्रकार का निर्धारण करना था। इसके बाद, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के ऑर्गेनोलेमेंट कंपाउंड्स संस्थान में कार्बन परमाणुओं के बीच केवल दोहरे बंधन वाला पदार्थ प्राप्त किया गया था। नए यौगिक का नाम पॉलीक्यूमुलीन रखा गया।

ग्रेफाइट - इस सामग्री में पॉलीमर ऑर्डरिंग केवल प्लेन में ही फैली होती है। इसकी परतें रासायनिक बंधों से नहीं, बल्कि कमजोर अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं से जुड़ी होती हैं, इसलिए यह ऊष्मा और धारा का संचालन करती है और प्रकाश का संचार नहीं करती है। ग्रेफाइट और इसके डेरिवेटिव काफी सामान्य अकार्बनिक पॉलिमर हैं। उनके उपयोग के उदाहरण: पेंसिल से लेकर परमाणु उद्योग तक। ग्रेफाइट का ऑक्सीकरण करके मध्यवर्ती ऑक्सीकरण उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं।

हीरा - इसके गुण मौलिक रूप से भिन्न हैं। हीरा एक स्थानिक (त्रि-आयामी) बहुलक है। सभी कार्बन परमाणु मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधे रहते हैं। क्योंकि यह पॉलीमर बेहद टिकाऊ होता है। हीरा धारा और ऊष्मा का संचालन नहीं करता है, इसकी पारदर्शी संरचना होती है।

बोरॉन पॉलिमर

यदि आपसे पूछा जाए कि आप कौन से अकार्बनिक बहुलक जानते हैं, तो बेझिझक उत्तर दें - बोरॉन पॉलिमर (-BR-)। यह एनपी का काफी व्यापक वर्ग है, जिसका व्यापक रूप से उद्योग और विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

बोरॉन कार्बाइड - इसका सूत्र इस तरह अधिक सही लगता है (B12C3) n. इसकी इकाई कोशिका समचतुर्भुज है। ढांचा बारह सहसंयोजक बंधित बोरॉन परमाणुओं द्वारा बनता है। और इसके बीच में तीन सहसंयोजी बंधित कार्बन परमाणुओं का एक रैखिक समूह है। परिणाम एक बहुत मजबूत संरचना है।

बोराइड्स - उनके क्रिस्टल ऊपर वर्णित कार्बाइड के समान ही बनते हैं। इनमें से सबसे स्थिर HfB2 है, जो केवल 3250°C पर पिघलता है। TaB2 उच्चतम रासायनिक प्रतिरोध के लिए जाना जाता है - न तो एसिड और न ही उनके मिश्रण इस पर कार्य करते हैं।

बोरॉन नाइट्राइड - अक्सर इसकी समानता के लिए सफेद तालक के रूप में जाना जाता है। यह समानता वास्तव में केवल सतही है। संरचनात्मक रूप से, यह ग्रेफाइट के समान है। इसे अमोनिया के वातावरण में बोरॉन या उसके ऑक्साइड को गर्म करके प्राप्त करें।

बोराज़ोन

एल्बोर, बोराज़ोन, साइबोराइट, किंग्सोंगाइट, क्यूबोनाइट सुपरहार्ड अकार्बनिक पॉलिमर हैं। उनके आवेदन के उदाहरण: पीस पहियों का निर्माण, अपघर्षक सामग्री, धातु प्रसंस्करण। ये बोरॉन पर आधारित रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ हैं। कठोरता अन्य सामग्रियों की तुलना में हीरे के करीब है। विशेष रूप से, बोराज़ोन हीरे पर खरोंच छोड़ देता है, बाद वाला भी बोराज़ोन क्रिस्टल पर खरोंच छोड़ देता है।

हालाँकि, इन ND के प्राकृतिक हीरे की तुलना में कई फायदे हैं: उनके पास अधिक हैगर्मी प्रतिरोध (2000 डिग्री सेल्सियस तक तापमान का सामना करना पड़ता है, हीरा 700-800 डिग्री सेल्सियस की दर से नष्ट हो जाता है) और यांत्रिक तनाव के लिए उच्च प्रतिरोध (वे इतने नाजुक नहीं हैं)। बोराज़ोन को 1350 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और 1957 में रॉबर्ट वेंटोर्फ द्वारा 62,000 वायुमंडल के दबाव में प्राप्त किया गया था। इसी तरह की सामग्री 1963 में लेनिनग्राद वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त की गई थी।

अकार्बनिक सल्फर पॉलिमर

होमोपॉलीमर - सल्फर के इस संशोधन में एक रैखिक अणु होता है। पदार्थ स्थिर नहीं है, तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ यह अष्टफलकीय चक्रों में टूट जाता है। यह सल्फर के तीक्ष्ण ठण्डा होने की स्थिति में बनता है।

सल्फर डाइऑक्साइड का बहुलक संशोधन। एस्बेस्टस के समान, एक रेशेदार संरचना होती है।

सेलेनियम पॉलिमर

ग्रे सेलेनियम समानांतर में घोंसला वाले पेचदार रैखिक मैक्रोमोलेक्यूल्स वाला बहुलक है। जंजीरों में, सेलेनियम परमाणु सहसंयोजक बंधित होते हैं, जबकि मैक्रोमोलेक्यूल्स आणविक बंधों से जुड़े होते हैं। यहां तक कि पिघला हुआ या घुला हुआ सेलेनियम भी अलग-अलग परमाणुओं में नहीं टूटता।

लाल या अनाकार सेलेनियम भी एक श्रृंखला का बहुलक है, लेकिन थोड़ा व्यवस्थित संरचना का है। 70-90 के तापमान रेंज में, यह रबर जैसे गुण प्राप्त कर लेता है, जो अत्यधिक लोचदार अवस्था में बदल जाता है, जो कार्बनिक पॉलिमर जैसा दिखता है।

सेलेनियम कार्बाइड, या रॉक क्रिस्टल। थर्मली और रासायनिक रूप से स्थिर, पर्याप्त रूप से मजबूत स्थानिक क्रिस्टल। पीजोइलेक्ट्रिक और सेमीकंडक्टर। कृत्रिम परिस्थितियों में, इसे लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक इलेक्ट्रिक भट्टी में क्वार्ट्ज रेत और कोयले की प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया गया था।

अन्य सेलेनियम पॉलिमर:

• मोनोक्लिनिकसेलेनियम - अनाकार लाल से अधिक क्रमबद्ध, लेकिन ग्रे से कम।
• सेलेनियम डाइऑक्साइड, या (SiO2)n, एक त्रि-आयामी नेटवर्क बहुलक है।
• एस्बेस्टस रेशेदार संरचना के साथ सेलेनियम ऑक्साइड का बहुलक है।

फॉस्फोरस पॉलिमर

फास्फोरस के कई रूप हैं: सफेद, लाल, काला, भूरा, बैंगनी। लाल - एनपी ठीक-क्रिस्टलीय संरचना। यह बिना हवा के सफेद फास्फोरस को 2500 के तापमान पर गर्म करके प्राप्त किया जाता है। ब्लैक फॉस्फोरस पी. ब्रिजमैन द्वारा निम्नलिखित परिस्थितियों में प्राप्त किया गया था: 200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 200,000 वायुमंडल का दबाव।

फॉस्फोनाइट्राइड क्लोराइड नाइट्रोजन और क्लोरीन के साथ फास्फोरस के यौगिक हैं। इन पदार्थों के गुण बढ़ते द्रव्यमान के साथ बदलते हैं। अर्थात्, कार्बनिक पदार्थों में उनकी घुलनशीलता कम हो जाती है। जब बहुलक का आणविक भार कई हजार इकाइयों तक पहुँच जाता है, तो एक रबड़ जैसा पदार्थ बनता है। यह एकमात्र पर्याप्त गर्मी प्रतिरोधी कार्बन-मुक्त रबर है। यह केवल 350 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर टूट जाता है।

निष्कर्ष

अकार्बनिक बहुलक ज्यादातर अद्वितीय विशेषताओं वाले पदार्थ होते हैं। उनका उपयोग उत्पादन में, निर्माण में, नवीन और यहां तक कि क्रांतिकारी सामग्रियों के विकास के लिए किया जाता है। जैसे-जैसे ज्ञात एनपी के गुणों का अध्ययन किया जाता है और नए बनाए जाते हैं, उनके आवेदन का दायरा फैलता है।