Различные типы неорганических полимеров

Неорганические полимеры
Неорганические полимеры — полимеры, не содержащие в повторяющемся звене связей C-C, но способные содержать органический радикал как боковые заместители.

Классификация полимеров
1. Гомоцепные полимеры
Углерод и халькогены (пластическая модификация серы).
2. Гетероцепные полимеры
Способны многие пары элементов, например кремний и кислород (силикон), ртуть и сера (киноварь).

Минеральное волокно асбест

Характеристика асбеста
Асбест (греч. ἄσβεστος, — неразрушимый) — собирательное название группы тонковолокнистых минералов из класса силикатов. Состоят из тончайших гибких волокон.
Ca2Mg5Si8O22(OH)2 -формула
Два основных типа асбестов — серпентин-асбест (хризотил-асбест, или белый асбест) и амфибол-асбесты

Химический состав
По химическому составу асбесты представляют собой водные силикаты магния, железа, отчасти кальция и натрия. К классу хризотил-асбестов относятся следующие вещества:
Mg6[Si4O10](OH)8
2Na2O*6(Fe,Mg)O*2Fe2O3*17SiO2*3Н2О
Волокна асбеста

Безопасность
Асбест практически инертен и не растворяется в жидких средах организма, но обладает заметным канцерогенным эффектом. У людей, занятых на добыче и переработке асбеста, вероятность возникновения опухолей в несколько раз больше, чем у основного населения. Чаще всего вызывает рак лёгких, опухоли брюшины, желудка и матки.
На основе результатов всесторонних научных исследований канцерогенных веществ, Международное агентство по изучению рака отнесло асбест к первой, наиболее опасной категории списка канцерогенов.

Применение асбеста
Производства огнеупорных тканей (в том числе для пошива костюмов для пожарных).
В строительстве (в составе асбесто-цементных смесей для производства труб и шифера).
В местах, где требуется снизить влияние кислот.

Роль неорганических полимеров в формировании литосферы

Литосфера
Литосфера — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы.
Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.

Химический состав
Основными компонентами земной коры и поверхностного грунта Луны являются оксиды Si и Al и их производные. Такой вывод можно сделать исходя из существующих представлений о распространенности базальтовых пород. Первичным веществом земной коры является магма - текучая форма горной породы, содержащая наряду с расплавленными минералами значительное количество газов. При выходе на поверхность магма образует лаву, последняя застывая образует базальтовые породы. Основной химический компонент лавы - кремнезем, или диоксид кремния, SiO2 . Однако при высокой температуре атомы кремния могут легко замещаться на другие атомы, например алюминия, образуя различного рода алюмосиликаты. В целом литосфера представляет собой силикатную матрицу с включением других веществ, образовавшихся в результате физических и химических процессов, протекавших в прошлом в условиях высокой температуры и давления. Как сама силикатная матрица, так и включения в нее содержат по преимуществу вещества в полимерной форме, то есть гетероцепные неорганические полимеры.

Гранит
Гранит - кислая магматическая интрузивная горная порода. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и мусковита. Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре.
Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10—20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин ,и в меньшей степени, для островных дуг.
Минеральный состав гранита:
полевые шпаты — 60—65 %;
кварц — 25—30 %;
темноцветные минералы (биотит, редко роговая обманка) — 5—10 %.

Базальт
Минеральный состав. Основная масса сложена микролитами плагиоклазов, клинопироксена, магнетита или титаномагнетита, а также вулканическим стеклом. Наиболее распространенным акцессорным минералом является апатит.
Химический состав. Содержание кремнезёма (SiO2) колеблется от 45 до 52-53 %, сумма щелочных оксидов Na2O+K2O до 5 %,в щелочных базальтах до 7 %. Прочие оксиды могут распределяться так: 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 %;

Кварц (Оксид кремния(IV), кремнезем)

Формула: SiO2
Цвет: бесцветный, белый, фиолетовый, серый, жёлтый, коричневый
Цвет черты: белая
Блеск: стеклянный, в сплошных массах иногда жирный
Плотность: 2,6—2,65 г/см³
Твердость: 7

α-кварц
Кристаллическая решетка кварца

Химические свойства

Кварцевое стекло

Кристаллическая решетка коэсита

Применение
Кварц используется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре
В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью
Многие разновидности используются в ювелирном деле.

Корунд (Al2O3 , глинозем)

Формула: Al2O3
Цвет: голубой, красный, жёлтый, коричневый, серый
Цвет черты: белая
Блеск: стеклянный
Плотность: 3,9—4,1 г/см³
Твердость: 9

Кристаллическая решетка корунда

Применение
Используют как абразивный материал
Используется как огнеупорный материал
Драгоценные камни

Алюмосиликаты

Алюмосиликаты
Алюмосиликаты
Слоистые (слюда)
Каркасным (полевые шпаты, цеолиты)
Кольцевые (кордиерит)
Цепочечные (пироксены)
Ленточные (амфиболы)

Теллур

Теллур цепочечного строения
Кристаллы - гексагональные, атомы в них образуют спиральные цепи и связаны ковалентными связями с ближайшими соседями. Поэтому элементарный теллур можно считать неорганическим полимером. Кристаллическому теллуру свойствен металлический блеск, хотя по комплексу химических свойств его скорее можно отнести к неметаллам.

Применение теллура
Производстве полупроводниковых материалов
Производство резины
Высокотемпературная сверхпроводимость

Селен

Селен цепочечного строения
Черный Серый Красный

Серый селен
Серый селен (иногда его называют металлическим) имеет кристаллы гексагональной системы. Его элементарную решетку можно представить как несколько деформированный куб. Все его атомы как бы нанизаны на спиралевидные цепочки, и расстояния между соседними атомами в одной цепи примерно в полтора раза меньше расстояния между цепями. Поэтому элементарные кубики искажены.

Применение серого селена
Обычный серый селен обладает полупроводниковыми свойствами, это полупроводник p-типа, т.е. проводимость в нем создается главным образом не электронами, а «дырками».
Другое практически очень важное свойство селена-полупроводника – его способность резко увеличивать электропроводность под действием света. На этом свойстве основано действие селеновых фотоэлементов и многих других приборов.

Красный селен
Красный селен представляет собой менее устойчивую аморфную модификацию.
Полимер цепного строения, но малоупорядоченной структуры. В температурном интервале 70-90°С он приобретает каучукоподобные свойства, переходя в высокоэластичное состояние.
Не имеет определенной температуры плавления.
Красный аморфный селен при повышении температуры ( - 55) начинает переходить в серый гексагональный селен

Сера

Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S8, размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток
Молекула S8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°

Особенности строения
Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.
Пластическая сера неустойчива и самопроизвольно превращаются в ромбическую.

Ромбическая сера
Моноклинная сера
Пластическая сера
Расплав серы при медленном охлаждении
При комнатной t°
При добавлении холодной воды
При комнатной t°

Получение пластической серы

Применение серы
Получение серной кислоты;
В бумажной промышленности;
в сельском хозяйстве (для борьбы с болезнями растений, главным образом винограда и хлопчатника);
в производстве красителей и светящихся составов;
для получения черного (охотничьего) пороха;
в производстве спичек;
мази и присыпки для лечения некоторых кожных заболеваний.

Аллотропные модификации углерода

Сравнительная характеристика