Элементорганикалық және бейорганикалық полимерлердің сипаттамасы, олардың құрылысы және қолданылуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

1-билет
Элементорганикалық және бейорганикалық полимерлердің сипаттамасы, олардың құрылысы және қолданылуы

Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элементорганикалық болып бөлінеді.
Бейорганикалық полимерлердің молекуласы кремний, алюминий, стронций және басқа элементтердің атомдарынан құрылған.
Элементорганикалық полимерлер екі түрлі бола алады: негізгі полимерлік тізбектің табиғаты бейорганикалық болады да, ал қосалқы тармақтары органикалық болады немесе керісінше.
Бейорганикалық және элементорганикалық полимерлердің номенклатурасы. Бұл полимердің номенклатурасы рационалдық және жүйелік болады. Екі жағдайда да элементтердің үлкендігі органикалық қосылыстар үшін алынған қатарға қарама-қарсы келеді. Бейорганикалық және элементорганикалық полимерлер үшін үлкені периодтық жүйеде Fr, кішкенесі - F.Сызықтық полимерлерді атауының алдына катена (латын тілінен аударғанда catena - тізбек) деген қосым- ша жазылады.
Егер ҚБҚ бірнеше атом болса, орталық атомды атағаннан соң, қосымша μ , одан әрі дәнекер лиганд жазылады. 1.2-кестеде кейбір бейорганикалық және элементорганикалық полимерлердің атаулары келтірілген.
Құрылысы

Қолданылуы. Бейорганикалық полимерлерді жоғары температурада синтез арқылы алуға болады.мысалы бор волокнасы 650 градус дейын тозымды.Графит -қарындаш өнеркәсібінен бастап атом өнеркәсібіне деййін қолданылады.Эльбор боразон киборит кубонит қатты бейорганикалық полимерлер қолданылуы дөңгелек өнеркәсібі.Асбест селен оксидінік полимері. Асбест қолданылуы
1)өндірісте
2)құрылыста
3)материал жасауда
4)автомобиль жасау
5)медицина
6)азық-түлік өнеокәсібі.

2) Электрөткізгіштіктің шамасына байланысты полимерлер үш топқа бөлінеді: өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер
Диэлектриктердің электрлік қасиеттеріне меншікті көлемдік ρv және меншікті беттік ρs кедергі, электрлік беріктік пен диэлектрлік шығын жатады. Осы сипаттамалардың температура мен электр өрісі- нің жиілігіне тәуелділігінен диэлектриктерге баға беруге болады.
Меншікті көлемдік электр кедергі (ρv) немесе оған кері мән меншік- ті көлемдік электрөткізгіштік ( χ ) еркін зарядтардың (атомдар немесе иондар) болуымен және олардың қозғалғыштығымен анықталады.
Макромолекуламен химиялық байланыспаған еркін иондардың көзі төмен молекулалық қоспалар болып табылады. Полимерлік тізбек электр зарядын тасымалдауға қатыспайды. Сондықтан полимерлердің электр өткізгіштігі өте нашар, өткізгіштік полимерлердің буындары- ның қозғалғыштығына және оның физикалық күйіне байланысты. Сондықтан шынылану температурасынан төмен температурада макромолекула тізбегінің қозғалғыштығы азайғандықтан, меншікті электрөткізгіштіктің шамасы төмен 10-11-10-17 см·м-1. Температураны жоғарылатқан сайын меншікті электрөткізгіштік экспоненциал заңы бойынша артады:
мұндағы А − температураға тәуелділігі аз коэффициент; R − универсал газ тұрақтысы; ∆U − активтендіру энергиясы.
Электрөткізгіш толықтырғыштар (графит, техникалық көміртек, металл ұнтақтары және т.б.) электрөткізгіштікті арттырады. Пластификаторлар керісінше, электрөткізгіштікті төмендетеді.
Жартылай өткізгіштер деп электр өткізгішітігі 10-9-10-3 смм полимерлерді айтады. Оларға қос байланысы қосарланған полимерлер, заряд тасымалдайтын полимерлік комплекстер,кейбір биополимерлер және токөткізгіш толықтырғыштары бар диэлектриктер жатады. Жартылай өткізгіштерде диэлектриктердің де, өткізгіштердің де белгілері бар.
Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі полимердің құры- лымымен анықталады. Макромолекуланың негізгі тізбегінде қабысқан қос байланысы бар полимерлерде электр өткізу секірмелі механизммен жүреді, яғни ток бір қосарланған тізбек үзіндісінен екіншісіне диэлектрлік тосқауыл арқылы секіріп тасымалданады, іс жүзінде электрон тасымалдау активтенусіз жүреді. Температура артқан сайын тасымалдаушылардың қозғалғыштығы артып, электрөткізгіштік өседі.Жартылай өткізгіштер ретінде ток өткізгіш толықтырғыштар енген диэлектриктерді пайдалануға болады. Толықтырғыштар болып металл ұнтақтары, графит және техникалық көміртек қолданылады.
Өткізгіш полимерлі материалдар екі топқа бөлінеді: иондық өткізгіш материалдар немесе қатты полимерлік электролиттер және электрөткізгіш полимерлер. Былайша айтқанда, электрөткізгіш полимерлер органикалық металдар (металдардың электрөткізгіш деңгейіне жақын полимерлер; полимерлі қосылыстардың бұл түрі ағылшын тіліндегі әдебиетте кең дамыған соnducting polymers - өткізгіш полимерлер деп аталады. Редокс-полимерлер дегеніміз бір-біріне жақын орналасқан полимерлік тізбек үзінділерінің арасындағы тотығу-тотықсыздану реакциясы арқылы электронмен алмаса алатын қосылыстар.
Қазір бізге белгілі редокс-полимерлер − металкомплексті қосылыстар. Оларды октаэдрикалық және жалпақ квадрат кескін конфигурациядағы комплексті мономерлерді электрохимиялық полимерлеу арқылы алады. Мысалы, полипиридин комплексі:

Өткізгіштік қасиет редокс-орталықтар (полимердегі тотығу- тотықсыздану реакцияларына қатысатын атомдар) зарядтары әр түрлі күйде болғанда, онда кәдімгі ерітіндіде болатын тотығу-тотықсыздану реакциялары сияқты электрондар алмасуы арқылы жүреді.

2-билет
1)Полимерлік гидрогельдер
2) Макромолекуланың иілгіштігі. Термодинамикалық иілгіштік. Кинетикалық иілгіштік

1) Полимерлік гельдер деп макромолекулалардың өзара байланысы- нан түзілген, үш өлшемді аса бағалы қасиеттерге ие жоғары молекулалық қосылыстарды айтады.Ерітіндіден айырмашылығы гель ақпайды, себебі молекулалар арасында кеңістік торлар болады. Кеңістік торының табиғатына байланысты гельдер екі топқа бөлінеді.Бірінші текті гельдерде торланған қаңқа химиялық байланыс арқылы түзіледі. Торланған полимерлер ісінгенде, тізбек бөліктері жазылады.Торланған қаңқасы әлсіз молекулааралық байланыстармен (Ван-дер-Вальс күштері немесе сутектік байланыстармен) түзілген гельдерді екінші топқа жатқызады. Олардың бұл тобы температураны өзгерткенде немесе жүйеге тұндырғыш қосқанда екі фазаға бөлінеді.Бірінші топтағы гельдер химиялық, ал екінші топтағылары физикалық деп аталады.Гельдердің физика-химиялық қасиеттері олардың табиғатына байланысты. Мысалы, бірінші топ гельдерінің қайтымды деформация- сы жүздеген пайызға жетеді және энтропиялық табиғаты бар, яғни оның өзгеруі тізбек бөлігінің конформациясының өзгеруіне байланысты. Гельдердің екінші тобында қайтымды деформация мәні аздау (50-100%) және оның табиғаты энергетикалық болып келеді. Гельдердің бірінші тобы қайтымсыз деформацияға ұшырағанда химиялық байланыстырдың үзіліп, рекомбинацияланудың нәтижесінде жаңа байланыстар түзіледі. Бұл үдерісті химиялық аққыштық дейдіТемператураның өзгеруіне байланысты гельдер қайтымды және қайтымсыз болып бөлінеді. Гельдердің екі тобының оптикалық қасиеттері де әртүрлі. Біріншісі мөлдір, екіншісі бұлдыр және жарық шашыратқыш болып келеді. Гельдердің макромолекулалары өте ұзын болғандықтан олар созылғыштық қасиеті дамыған полимерлік торларды құрайды. Гельдердің басты ерекшелігі еріткіштердің шамадан тыс мөлшерін сіңіре алатынын айттық. Еріткіштің қызметін көбінесе су атқарады, ал суда ісінетін гельдер − гидрогельдер деп аталады
Полимерлік гидрогельдерді алудың негізгі әдістері
1. Гидрофильді мономерлерді (мысалы: акриламидті, гидрокс иалкиметакрилаттарды, акрил қышқылы және оның тұздарын, N-винилпирролидон және т.б.) түзуші агенттермен (этиленгликольдиметакрилат, N, N ́- метилен-бисакриламид) радикалдық полимерлеу.
2. Гидрофильді олигомерлерді (мысалы: олигоэтиленгликольдер) немесе полимерлерді торлы полимерлер синтездеу әдістерін қол- данып тігу
3.. Жоғарыда келтірілген мономерлерді табиғи полимерлерге (целлюлоза және оның эфирлері, декстран, желатин ) жалғау.
4. Полимерлердің химиялық реакциялары арқылы, мысалы, торланған немесе жалғанған полиакрилонитрилды гидролиздеу.
Гельдердің құндылығы оларға тән ерекше екі қасиетіне бай- ланысты:
1. Гельдер еріткіштердің шамадан тыс мөлшерін сіңіре алады, яғни суперабсорбциялық қасиеті бар.
2. Гельдер қоршаған орта жағдайының (температура, рН, иондық күш, электр өрісі, еріткіштің табиғаты және т.б.) әсерінен өзінің көлемін ондаған, жүздеген есе қайтымды өзгерте (ісіну-жиырылу, коллапс-деколлапс) алады.
Гельдердің суда қатты ісіну қабілеті олардың құрылымында ионогенді (-COOH, -NH, -SOОH және т.б.) және полярлы (-C=O, -OH, -C-O-C- және т.б.) гидрофильді функционалдық топтардың болуына байланысты.
Сонымен, полимерлік гельдердің аса маңызды қасиеті − ісінуі- жиырылуы (коллапс) бәсекелесе әсер ететін тартылыс және тебіліс күштерінің арақатынасымен анықталатыны белгілі болды. Осы құбылысты тудыратын күштерге жататындар:
− Ван-дер-ваальс күштері;
− сутектік байланыстардың күші;
− гидрофобтық әрекеттесулер;
− электростатикалық күштер;
− қарсы иондардың тасымалдану энтропиясы; − кулондық әрекеттесулер;
− иондық жұптар мен мультиплеттер.
рН-сезімтал гельдерді алу үшін әлсіз немесе күшті қышқылдық және негіздік функционалдық топтары бар мономерлер қолданылады
Термосезімтал гельдер алудың негізінде полимерлердің гидрофильді-гидрофобты балансы жатыр.

2) Макромолекуланың өте маңызды қасиеттерінің бірі - иілгіштік. Тізбектің иілгіштігі деп жылулық қозғалыстың немесе сыртқы күштердің әсерінен буындардың негізгі тізбектің бойымен айналуын айтады. Макромолекуланың бұл қасиеті молекуланың жеке бөліктерінің бір-бірімен салыстырмалы ішкі айналмалы қозғалуымен байланысты.
Нақты жүйеде полимерлік молекулалар өздеріне ұқсас молекула- лармен қоршалған және бұлардың арасында барлық уақытта молекулааралық әрекеттесу болады. Бұл әрекеттесу айналмалы қозғалыстың тежелу дәрежесіне әсер етеді. Молекулаішілік әрекеттесу екі түрге бөлінген:
1. Бергі реттілік әрекеттесу, яғни ара қашықтығы жақын атомдар немесе атомдар тобының әрекеттесуі. Мысалы, көрші буындардағы атомдардың әрекеттесуі.
2. Арғы реттілік әрекеттесу, яғни тізбек бойында бір-бірімен қашықта орналасқан атомдар мен атомдар тобының әрекеттесуі. Әрекеттесудің бұл түрі тізбек ұзын және жұмсақ, иілгіш болса ғана кездеседі. Сол кезде тізбектің үлкен қиықтарымен бөлінген буындары кездейсоқ жақындап, араларында тартылыс немесе тебу күштері пайда болады.
Тізбек бөліктері жақсы қозғалатын полимерлер - иілгіш тізбекті полимерлер, ал бір бөлігі екінші бөлігімен салыстырғанда қозғалуы қиын полимерлер - қатаң тізбекті полимерлер деп аталады.
Полимер тізбегінің иілгіштігі термодинамикалық және кинети- калық деп екіге бөлінеді.
Термодинамикалық иілгіштік деп тізбектің жылулық қозғалыстан иілу қабілетін айтады. Ол тепе-теңдік қалыптағы конформацияның энергия айналымымен ∆U анықталады.
Иілгіштікті Флори енгізген иілгіштік параметрі f бағалайды. Ол макромолекуладағы иілгіш байланыстардың үлесін көрсетеді. Егер f0,63 болса, тізбек иілгіш деп, ал f0,63 болса, онда қатаң болып есептеледі, f=0,63 иілгіш және иілгіш емес полимерлі денелер шегі.
Иілгіштікке әсер ететін факторлар: буындардың химиялық құрылымы, макромолекуланың конформациясы, орынбасарлардың табиғаты мен мөлшері.
Кинетикалық иілгіштік - тізбектің бір энергетикалық жағдайдан екіншісіне көшу жылдамдығын көрсетеді. Кинетикалық иілгіштік потенциалдық кедергінің шамасына, температураға, молекулалық масса мен полимердің торлану дәрежесіне байланысты.
Потенциалдық айналу кедергісі көрші буындардың атомдар мен атомдардың топтарының бір-біріне әсерінің салдары, сондықтан орынбасарлардың полярлығына байланысты. Потенциалдық айналу кедергісінің шамасы төмен болса, полимердің кинетикалық иілгіштігі жоғары. Ондай полимерлерге орынбасарлары жоқ не сирек орналасқан карботізбекті полимерлер (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полихлорпрен, нитрилді каучуктер) және функ- ционал топтары бір-бірімен ұзын көмірсутек атомдарымен бөлінген гетеротізбекті полимерлер жатады
Кинетикалық иілгіштік, кинетикалық сегменттің шамасымен, яғни кинетикалық ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.