Полимер - въглерод - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
Полимер - карбон
Въглеродни полимери и неговите аналози. [1]
Хетероверижните полимери на въглерода са метални карбиди. Карбидите на всички метали, обсъдени в главата, са описани в съответния раздел на хетероверижни полимерни съединения на този метал. [2]
Много топлоустойчиви полимери на въглерода са диамантът, карбонът и графитът. Както знаете, графитът се използва широко за производството на огнеупорни тигли, високотемпературни смазочни материали. Порите също принадлежат към силно топлоустойчиви полимери. В допълнение, кристалният бор е на второ място след диаманта по твърдост. Елементарните борни влакна са най-здравите и твърди (на единица тегло) от всички известни до момента подпрозорци. [4]
Сравнително наскоро синтезиран полимер с въглеродна верига, карбин, е изследван по-малко подробно. [6]
Графитът е слоест полимер от въглерод, в слоя на който всеки атом с 5p2 хибридизация е свързан с три съседни st-връзки, един електрон е в n-връзката в пространството между базалните равнини. В графитния слой въглеродните атоми са свързани с една и половина ( 1 53) връзки. [7]
Най-известните представители на въглеродните полимери - графит и диамант принадлежат към броя на хомоверижните съединения и вече бяха разгледани от нас по-рано. От хетероверижните съединения на въглерода ще се съсредоточим върху производни на цианоген, циановодородна киселина и сродни съединения, които образуват полимери с нисък коефициент на полимеризация. [8]
Кристалите на диамант, графит и карбин 1 са съответно триизмерни, равнинни и линейни полимери на въглерода, еднакви в модификациите на валентността на техните съставни атоми. Диамантът се състои от въглеродни атоми с /3 хибридизация на валентни електрони. В неговото пространственоВ полимерната структура всеки атом е свързан с четири съседни атома чрез 4o - - връзки. Планарните полимерни слоеве от графит са съставени от атоми с 5/2 хибридизация на валентни електрони. Техните атоми са свързани с три съседни Za- и n-връзки. Молекулните вериги в карбина се състоят от атоми с sp-хибридизация на електрони и са свързани с двама съседи чрез 2cr- и 2n-връзки. Тези кристални модификации на въглерода могат да се разглеждат като прости форми на три хибридни вида въглерод. [10]
За да се образува линейна верига, химичните групи, повтарящи се във веригата, трябва да бъдат бифункционални [1,2.] Следователно диамантът е полимер от въглерод с триизмерна кристална решетка; графитът е полимер с малко по-различна, по-малко наситена слоеста структура. Въпреки това, идеалният полиацетилен (по-пълен) или, в следващия етап, полибутадиен, може да бъде линейна верига с междинна степен на насищане, където водородните атоми няма да насищат всичките две въглеродни валенции, които не участват в образуването на веригата. [единадесет]
Други форми на изкуствен въглерод, които не са споменати в предишните раздели, не са от особен интерес за целите на тази монография. Тъй като всички те са полимери на въглерод с груби дефекти, кристалната структура на идеалния графит може да не е подходящ модел за тяхното описание. [12]
Очевидно най-често в реални обекти отделните въглеродни вериги са химически омрежени една с друга, като връзките са подредени с една или друга честота и периодичност. Ако за описанието на диамантени и графитни системи концепцията за междумолекулни химични връзки и съответните места на разклоняване (три-, четири-функционални и т.н.) вероятно не играе важна роля, тогава за описанието на полимерите с въглеродна верига тяпридобива първостепенно значение. Въпреки че такива системи могат формално да бъдат включени в категорията на преходните форми на въглерода, въпреки това, под действително съществуващите карбинови форми на въглерод (за разлика от идеалния а- или /3-карбин), трябва да имаме предвид57 частично омрежени пространствени полимери с правилна (кристална) и неправилна структура със значително преобладаване на разширени фрагменти от линейно полимеризиран въглерод. [13]
За физиката много по-интересни, макар и по-малко проучени, са често мрежестите полимери, които обикновено се използват като структурни материали. Степента на ред в такива системи може да варира от много слабо развит ред на къси разстояния до идеален кристален ред - например в диамант или графит, които, в съответствие с горното, могат да се интерпретират като хомоатомни триизмерни или двумерни полимери на въглерода, докато кумулените и карбина, с известни уговорки, могат да се считат за техни линейни аналози. [14]