В чём разница

В чём разница?

Ключевое различие между Органическими и Неорганическими полимерами состоит в том, что Органические полимеры содержат атомы углерода в основной цепи, тогда как Неорганические полимеры не содержат атомов углерода в основной цепи. Кроме того, большинство органических полимеров представляют собой простые структуры. Но почти все неорганические полимеры являются сильно разветвленными сложными структурами.

Основой полимера является его основная цепь. Она является непрерывной и её используют для классификации полимера как органического или неорганического. Иногда встречаются гибридные полимеры, содержащие как органические, так и неорганические области в одной и той же основной цепи полимера.

Содержание

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Органические полимеры
  3. Что такое Неорганические полимеры
  4. Сходство между Органическими и Неорганическими полимерами
  5. В чем разница между Органическими и Неорганическими полимерами
  6. Заключение

Что такое Органические полимеры?

Органические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые содержат атомы углерода в основной цепи. Поэтому в них присутствуют только углерод-углеродные ковалентные связи. Эти полимеры образуются только из молекул органических мономеров.

Некоторые примеры химической структуры органических полимеров

В большинстве случаев эти полимеры являются экологически чистыми, поскольку они являются биоразлагаемыми. Кроме того, существуют две основные формы органических полимеров, такие как природные и синтетические полимеры.

Типичные примеры органических полимеров включают полисахариды, белки и полинуклеотиды (ДНК и РНК). Это природные органические полимеры. Синтетические органические полимеры включают сложные полиэфиры, нейлон и поликарбонат.

Кроме того, органические полимеры, такие как полистирольные смолы, нашли широкое применение в производстве бытовой электроники и техники. Такой полимер, как нейлон-6 используется в текстильной промышленности. Органические полимеры, такие как полиэтилентерефталат, используются при производстве бутылок из ПЭТ. Другие материалы, такие как неопрен, используются в подошвах обуви и гидрокостюмах, поливинилхлорид используется в трубах, тефлон используется в сковородах с антипригарным покрытием.

Что такое Неорганические полимеры?

Неорганические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые не имеют атомов углерода в основной цепи. Однако, большинство из этих полимеров являются гибридными полимерами, так как у них есть также некоторые органические области. Эти материалы имеют сильно разветвленную структуру и имеют химические элементы, отличные от углерода, на пример серу и азот.

Кроме того, эти полимеры не являются экологически чистыми, поскольку они не разлагаются микроорганизмами. Некоторыми примерами неорганических полимеров являются полидиметилсилоксан, силиконовый каучук и полифосфазены.

Неорганические полимеры широко используются в нефтехимической промышленности, а такие как силиконовый каучук, используются в конструкции для оконных и дверных уплотнений. В электротехнике неорганические полимеры, такие как силиконовый каучук, используются в оболочках проводов и кабелей, а также в электробезопасных кожухах. Другие неорганические полимеры, такие как полидиметилсилоксан, широко используются в качестве универсального ингредиента во многих продуктах для ухода за кожей и в косметике из-за его способности служить в качестве антивспенивающего агента.

Каковы сходства между Органическими и Неорганическими полимерами?

  • Оба представляют собой полимерные материалы, состоящие из мономеров, которые связаны друг с другом через ковалентные связи.
  • Как органические, так и неорганические полимеры являются макромолекулами, имеющими очень высокие молярные массы.

В чем разница между Органическими и Неорганическими полимерами

Органические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые содержат атомы углерода в основной цепи . Как правило, они имеют связи углерод-углерод, углерод-водород, а также ковалентные связи с углеродом, кислородом а также азотом. Большинство Органических полимеров представляют собой простые структуры. Кроме того, они безвредны для окружающей среды, так как они являются биоразлагаемыми.

С другой стороны, Неорганические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые не имеют атомов углерода в основной цепи. Это основное различие между Органическими и Неорганическими полимерами. Почти все Неорганические полимеры имеют сильно разветвленную сложную структуру.

Электрическая проводимость. В большинстве водных растворов органические полимеры обычно плохо проводят электричество и тепло. Неорганические полимеры в водных растворах являются хорошими проводниками электричества, так как содержат металлы и обладают высокой способностью к ионизации.

Воспламеняемость. Органические полимеры горючие, а неорганические полимеры негорючие.

Точки кипения и плавления. Между длинными цепями органических полимеров существуют большие межмолекулярные силы по сравнению с неорганическими полимерами. В связи с этим температуры плавления и кипения органических полимеров выше, чем у неорганических полимеров.

Примеры. Примеры неорганических полимеров включают силиконовый каучук (полидиметилсилоксан), полисилоксаны, полифосфазены и полисиланы. С другой стороны, примеры органических полимеров включают полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, нейлон, тефон и термопластичный полиуретан.

Заключение — Органические против Неорганических полимеров

Природные полимеры подразделяются на два типа, органические полимеры и неорганические полимеры. Разница между Органическими и Неорганическими полимерами состоит в том, что Органические полимеры содержат атомы углерода в основной цепи, тогда как Неорганические полимеры не содержат атомов углерода в основной цепи.

Классификация

Пока еще не сформирован четкий перечень видов, но есть несколько основных групп неорганических полимеров, которые разнятся по своей структуре. Такие материалы бывают:

  • линейными;
  • плоскими;
  • разветвленными;
  • трехмерные и т.д.

Также различают по происхождению:

  • природные;
  • искусственные.

По образованию цепей:

  • гетероцепные;
  • гомоцепные.

В отдельную категорию выделяют полимерные сетки. По своей структуре это макромолекулы пространственного строения. Это позволило обеспечить нужды широкого круга производств.

Полимеры. Виды и применение. Как утроены и свойства. Особенности

Полимеры – сложные вещества, состоящие из длинных повторяющихся цепочек молекул. В зависимости от структуры могут иметь различные физические качества, к примеру, легко тянуться и обладать эластичностью, или наоборот отличаться твердостью. Под полимерами обычно подразумевают различные виды пластика, но на самом деле к ним можно отнести и белки, из которых состоит ДНК, РНК, полисахариды.

Как устроены полимеры

Полимер представляет собой молекулу, звенья которой повторяются много раз. В состав такой молекулы обычно входит всего 4 элемента. Это азот, кислород, водород и углерод. Данные элементы могут сочетаться в различных комбинациях. Из них можно составить сотни тысяч разных полимерных веществ с неожиданными свойствами. К примеру, ПЭТ и кевлар являются полимерами. При этом из ПЭТ делают пластиковые бутылки. Они легкие, прозрачные, гибкие. Кевлар же состоит из тех самых 4-х элементов, но с другой атомной решеткой. Он в 5 раз прочнее стали. Благодаря этому его используют для производства бронежилетов, касок.

Обычно под полимерами подразумевается пластик. Он является синтетической разновидностью полимера. На самом деле к ним можно отнести и естественные материалы, к примеру, древесину, резину, мел.

С понятием полимер тесно связаны термины полимеризация и макромолекула. Они были придуманы и введены в обиход Германом Штаудингером, который считается основателем учения о полимерах. Все современные вещества этого типа были созданы на основе его разработок. Под полимеризацией подразумевается непосредственно сам процесс создания искусственных полимеров, при котором маленькие молекулы мономеры соединяются в длинные цепочки ковалентными связями.

Макромолекула является большой молекулой полимера, состоящей из мономеров. Их количество может доходить до сотен тысяч. То есть, каждая молекула любого полимера — это макромолекула.

Читайте также  Как нарисовать мачету
Свойства полимеров

Все они обладают особенными механическими свойствами, за счет чего выгодно выделяются среди остальных материалов. Благодаря их качествам они используются в разнообразных областях, начиная от медицины и заканчивая машиностроением. Одним из самых важных свойств выступает способность быстрого изменения физико-механических качеств при нанесении небольшого количества реагента.

Для разных полимеров характерны:
  • Эластичность.
  • Низкая хрупкость.
  • Способность молекул ориентироваться по направлению механического поля.
  • Высокая вязкость при растворении.

Многие полимеры при низком уровне прикладываемых усилий способны к растяжению и обратной деформации. Ярким тому примером является резина. Другие вещества, не являющиеся синтетическими или природными полимерами, данных качеств не имеют.

Кристаллический и стеклообразный полимер отличаются низким уровнем хрупкости. За счет этого при деформации или ударной нагрузке они сохраняют целостность, даже если не обладают эластичностью. Наиболее ярко эти качества выражены у пластмасс и органического стекла. Под воздействием направленного механического поля макромолекулы могут выстраиваться в определенную сторону. Это позволяет сформировать из них волокна. При растворении полимера даже при небольшой концентрации в растворе тот получается вязким.

Классификация полимеров
Разделение полимеров на виды возможно по нескольким параметрам. В первую очередь это можно сделать по химическому составу. По этому критерию они бывают:
  • Органические.
  • Неорганические.
  • Элементоорганические.

Органические состоят из органических звеньев главной цепи. За счет чего материал и получил такое название. У неорганического полимера нет органических звеньев вообще. Элементоорганический имеет углеводородные группы и неорганические звенья.

Также их разделяют на виды в зависимости от происхождения. Они бывают:
  • Природные.
  • Искусственные.
  • Синтетические.

Природные полимеры имеют естественное происхождение. Примером такого полимера может быть обыкновенная древесина, известь, кожа, шерсть и т.д. Искусственные являются тоже практически природными, просто имеющими некоторые усовершенствования, которые удалось добиться силами человека. За счет модификации они меняют свои первоначальные качества под необходимые свойства. Так, путем модификации целлюлозы был получен целлулоид. Синтетический полимер полностью является продуктом человеческого вмешательства. Самым первым представителем данной группы стала бакелитовая смола. Очень скоро количество подобных веществ выросло в сотни раз.

Также выполняется разделение полимеров на виды по другим критериям. К примеру, по строению макромолекул. Они могут быть:
  • Линейными.
  • Развернутыми.
  • Лестничными.
  • Трехмерными сшитыми.
Группы полимеров
Хотя каждый полимер имеет свои уникальные качества, но все же, многие вещества имеют очень похожие свойства. В связи с этим их можно объединять в группы:
  • Термопласты.
  • Реактопласты.
  • Эластомеры.
  • Огнеупорные.

Термопласты включают в себя полимеры, которые в нормальных температурных условиях имеют твердое состояние. При нагревании они становятся очень эластичными или вязкотекучими. Переходы состояний являются обратимыми. За счет этого их можно повторять многократно. Термопласты отлично подходят для вторичной переработки, так как могут переплавляться в новые изделия. Примерами термопластов являются полиэтилен, АБС, ПВХ.

Реактопласты являются веществами совершенно другого порядка. Они представляют собой пластмассы, которые уже нельзя расплавить или растворить. За счет этого вещества данной группы очень износоустойчивы. Обычно эти материалы существенно тверже, чем термопластичные. Примером реактопластов является эпоксидная смола, полиуретаны, полиамиды.

Эластомеры обладают высокой эластичностью и вязкостью. Каждый материал из этой группы может растягиваться существенно больше, чем его изначальная длина. При этом эластомеры возвращаются до исходного положения после снятия нагрузки. Нужно отметить, что многие вещества похожие на эластомеры относятся к термопластикам. Примерами эластомеров являлись каучук, бутилкаучук, цис-полиизобутиленовый, бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.

Большинство синтетических полимеров не могут использоваться в сочетании с огнем. Они быстро воспламеняются. Специально для решения этой проблемы была создана группа материалов с противоположными свойствами. Полученный в результате полимер не боится воздействия огня, так как совершенно не горит. Он обычно выглядит как твердый легкий пластик. Материал не теряет форму при нагреве. За это качество он получил достаточно широкую сферу использования. Стойкость к горению и плавке делает его сложным материалом для вторичной переработки.

Применение полимеров
Полимеры благодаря легкости, коррозийной стойкости и прочности получили крайне широкое распространение. Их используют даже чаще чем металлы, и любые другие материалы. Особенно хорошо они применяются в следующих направлениях:
  • Автомобилестроении.
  • Авиастроении.
  • Судостроении.
  • Медицине.
  • Пищевой промышленности.

Полимер является неотъемлемым материалом для производства автомобилей. Из него делают резину для колес, пластик для внутренней отделки, краски и лаки. Также из него изготавливаются прочные легкие кузова автомобилей, теплоизоляцию и звукоизоляцию. Резина на шинах является полимером, также из него сделаны шланги, уплотнительные прокладки. Многие детали могут быть изготовлены исключительно из полимера, поэтому это крайне важное вещество для любого направления применения.

Полимер получил огромное распространение в авиации. Он очень легкий и обладает достаточной прочностью для применения в ответственных механизмах. В связи с этим он стал использоваться не только в авиастроении, но и производстве космических кораблей, ракет. Для этих целей применяют самые передовые материалы. В основном для производства колес, стекла, герметиков, клея.

Физико-химические и механические качества позволяют использовать полимер в медицине. В частности, из них делают специализированное оборудование, различные предметы для ухода за больными, инструменты. Также полимеры используются в хирургии. Из них вытачивают протезы. На основе полимеров создают кровезаменители и плазмозаменители. Каждый полимер для медицинского применения отличается низким уровнем разрушения при трении, но высокой химической устойчивостью.

Полимеры также применяются для решения нужд пищевой промышленности. Для этой сферы они используются в огромных количествах. Так, любая упаковка продуктов — это полимер. Это фантики, обертки, пакеты всех типов, бутылки. Применение полимеров в пищевой отрасли вызвано необходимостью соблюдения санитарного режима. Каждое изделие в такой упаковке является изолированным от прямого внешнего воздействия. За счет дешевизны такие упаковки можно использовать одноразово. В дальнейшем в зависимости от типа полимера они могут переплавляться на новый товар или просто выбрасывать. Ведутся разработки по создании искусственной кожи из полимера.

Также полимеры получили широкое распространение в судостроении. Из них делают краски, пластиковые панели, уплотнители. Также из полимера могут изготавливаться небольшие рыбацкие лодки. Они очень легкие, потому используются повсеместно. В первую очередь это надувные лодки.

Применение

Неорганические полимеры применяются практически во всех сферах нашей жизни. В зависимости от вида, они обладают различными свойствами. Главная их особенность в том, что искусственные материалы обладают улучшенными свойствами в сравнении с органическими материалами.

Асбест применяется в различных сферах, в основном, в строительстве. Из смесей цемента с асбестом производят шифер и различные типы труб. Также асбест применяют для снижения кислотного влияния. В легкой промышленности асбест применяется для пошива противопожарных костюмов.

Силикон применяется в различных сферах. Из него производят трубки для химической промышленной, элементы, используемые в пищевой промышленности, а также используют в строительстве в качестве герметика.

В целом, силикон один из наиболее функциональных неорганических полимеров.

Алмаз наиболее известен как ювелирный материал. Он очень дорогой благодаря своей красоте и сложности добычи. Но алмазы также используются в промышленности. Это материал необходим в режущих устройствах для распила очень прочных материалов. Он может использоваться в чистом виде как резец или в виде напыления на режущие элементы.

Читайте также  Какое масло заливать в домкрат

Графит широко используется в различных сферах, из него делают карандаши, он применяется в машиностроении, в атомной промышленности и в виде графитовых стержней.

Графен и карбин пока малоизучены, поэтому сфера их применения ограничена.

Полимеры бора используются для производства абразивных материалов, режущих элементов и шлифовальных кругов. Инструменты из такого материала необходимы для обработки металла.

Карбид селена применяется для производства горного хрусталя. Его получают путем нагрева до 2000 градусов кварцевого песка и угля. Хрусталь используют для производства высококачественной посуды и предметов интерьера.

Полимеры углерода

Задание: «Приведите примеры неорганических полимеров», — часто встречается в учебниках по химии. Целесообразно его выполнять с упоминанием самых выдающихся НП – производных углерода. Ведь сюда входят материалы с уникальными характеристиками: алмазы, графит и карбин.

Карбин – искусственно созданный, малоизученный линейный полимер с непревзойденными показателями прочности, не уступающими, а согласно ряду исследований и превосходящими графен. Впрочем, карбин — вещество таинственное. Ведь не все ученые признают его существование как самостоятельного материала.

Внешне выглядит как металло-кристаллический черный порошок. Имеет полупроводниковые свойства. Электропроводность карбина значительно увеличивается под действием света. Он не теряет этих свойств даже при температуре до 5000 ˚С, что намного выше, чем для других материалов подобного назначения. Получен материал в 60-х В.В. Коршаком, А.М. Сладковым, В.И. Касаточкиным и Ю.П. Кудрявцевым путем каталитического окисления ацетилена. Самое сложное было определить вид связей между атомами углерода. Впоследствии было получено вещество только с двойными связями между атомами углерода в Институте элементоорганических соединений АН СССР. Новое соединение назвали поликумулен.

Графит – в этом материале полимерная упорядоченность распространяется только в плоскости. Его слои соединены не химическими связями, а слабыми межмолекулярными взаимодействиями, поэтому он проводит тепло и ток и не пропускает свет. Графит и его производные – достаточно распространенные неорганические полимеры. Примеры их использования: от карандашей до атомной промышленности. Окисляя графит, можно получить промежуточные продукты окисления.

Алмаз – его свойства принципиально другие. Алмаз является пространственным (трехмерным) полимером. Все атомы углерода скрепляются между собой прочными ковалентными связями. Потому этот полимер является чрезвычайно прочным. Алмаз не проводит ток и тепло, имеет прозрачную структуру.

Виды полимеров

По своему происхождению полимеры можно разделить на три типа:

  • природные. Природные или натуральные полимеры можно встретить в природе в естественных условиях. К этой группе относятся, например, янтарь, шелк, каучук, крахмал.

  • синтетические. Синтетические полимеры получают в лабораторных условиях, синтезирует их человек. К таким полимерам относятся ПВХ, полиэтилен, полипропилен, полиуретан. эти вещества не имеют ни какого отношения к природе.
  • искусственные. Искусственные полимеры отличаются от синтетических тем, что они синтезированы хоть и в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров. К искусственным полимерам относится целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза.

С точки зрения химической природы полимеры делятся на органические, неорганические и элементоорганические. Большая часть всех известных полимеров являются органическими. К ним относятся все синтетические полимеры. Основу веществ неорганической природы составляют такие элементы, как S, O, P, H и другие. Такие полимеры не бывают эластичными и не образуют макроцепей. Сюда относятся полисиланы, поликремниевые кислоты, полигерманы. К полимерам с элемнтоорганической природой относится смесь как органических, так и неорганических полимеров. Главная цепь – всегда неорганическая, боковые – органические. Примерами полимеров могут служить полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.

Все полимеры могут находится в разных агрегатных состояниях. Они могут быть жидкостями (смазки, лаки, клеи, краски), эластичными материалами (резина, силикон, поролон), а также твердыми пластмассами (полиэтилен, полипропилен).

Свойства полимеров

По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.


Термореактивные полимеры
— пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Например , фенолформальдегидные смолы, полиуретан.

Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.

Например , полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.

Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.

Например , натуральный каучук.

Классификация полимеров

Классификация полимеров основана на трех признаках: их происхождении, химической природе и различиях в главной цепочке.

С точки зрения происхождения все полимеры подразделяют на природные (натуральные), к которым относят нуклеиновые кислоты, белки, целлюлозу, натуральный каучук, янтарь; синтетические (полученные в лаборатории путем синтеза и не имеющие природных аналогов), к которым относят полиуретан, поливинилиденфторид, фенолформальдегидные смоли и др; искусственные (полученные в лаборатории путем синтеза, но на основе природных полимеров) – нитроцеллюлоза и др.

Исходя из химической природы, полимеры делят на полимеры органической (в основе мономер – органическое вещество – все синтетические полимеры), неорганической (в основе Si, Ge, S и др. неорганические элементы – полисиланы, поликремниевые кислоты) и элементоорганической (смесь органических и неорганических полимеров – полислоксаны) природы.

Выделяют гомоцепные и гетероцепные полимеры. В первом случае главная цепь состоит из атомов углерода или кремния (полисиланы, полистирол), во втором – скелет из различных атомов (полиамиды, белки).

Задание Напишите уравнения получения полиакрилонитрила и фторопласта.
Решение n (CH2=CH-CN) = -(-CH2-CH(CN)-)-
Задание Полистирол хорошо растворяется в неполярных органических растворителях: бензоле, толуоле, ксилоле, тетрахлориде углерода. Вычислите массовую долю (%) полистирола в растворе, полученном растворением 25 г полистирола в бензоле массой 85г. (22,73%).
Решение Записываем формулу для нахождения массовой доли:

Найдем массу раствора бензола:

mр-ра(C6H6) = m(C6H6)/(/100%)

Найдем массу раствора полистирола в бензоле:

mр-ра(полистирол в бензоле)= 25 + 373,95 = 398,95 (г)

Найдем массовую долю полистирола в бензоле:

(полистирола) = 25/398,95 × 100% = 6,27%