Sulla maggior parte di queste pagine abbiamo parlato di polimeri le cui catene dorsali sono fatte per lo più di atomi di carbonio, se non interamente di atomi di carbonio. Questi li chiamiamo polimeri organici. Ma ora lasceremo la convenzione alle spalle e parleremo di alcuni polimeri che non hanno atomi di carbonio nella catena dorsale. Questi sono chiamati, come se non si potesse indovinare, polimeri inorganici. Ecco un menu se i polimeri inorganici in questa pagina per aiutarvi a navigare:
- Siliconi Polysilanes Polygermanes and polystannanes Polyphospahazenes
Siliconi
Avete certamente visto polimeri inorganici prima, soprattutto quelli chiamati siliconi. I siliconi sono il più comune dei polimeri inorganici. Hanno questo aspetto:
Dovrebbero davvero essere chiamati polisilossani. Il legame tra silicio e ossigeno è molto forte, ma molto flessibile. Quindi i siliconi possono sopportare temperature elevate senza decomporsi, ma hanno temperature di transizione vetrosa molto basse. Probabilmente hai visto gomma o calafataggio fatto di siliconi da qualche parteprima.
Polisilani
Diamo un’occhiata all’elemento silicio per un momento. Puoi vedere che è proprio sotto il carbonio nel grafico periodico. Come ricorderai, gli elementi nella stessa colonna o gruppo sul grafico periodico hanno spesso proprietà molto simili. Quindi, se il carbonio può formare lunghe catene polimeriche, allora anche il silicio dovrebbe essere in grado di farlo.
Giusto?
Destra. Ci è voluto molto tempo per farlo accadere, ma gli atomi di silicio sono stati trasformati in lunghe catene polimeriche. Fu negli anni ’20 e’ 30 che i chimici iniziarono a capire che i polimeri organici erano fatti di lunghe catene di carbonio, ma una seria indagine sui polisilani non fu effettuata fino alla fine degli anni settanta.
In precedenza, nel 1949, nello stesso periodo in cui il romanziere Kurt Vonnegut lavorava per il dipartimento di pubbliche relazioni della General Electric, C. A. Burkhard lavorava nel dipartimento di ricerca e sviluppo della G. E. Ha inventato un polisilano chiamato polidimetilsilano, ma non era molto buono per niente. Sembrava così:
Formava cristalli così forti che nulla poteva dissolverli. Burkhard ha provato a riscaldarlo, ma non si scioglierebbe sotto i 250 ° C, quando si decompone, senza sciogliersi. Che ha reso polidimetilsilano praticamente inutile. L’ha fatto facendo reagire il metallo di sodio con il diclorodimetilsilano in questo modo:
Questo è importante, perché negli anni Settanta, alcuni scienziati hanno avuto l’idea che stavano per fare piccoli anelli di atomi di silicio. Così involontariamente ha fatto qualcosa di simile a quello che aveva fatto Burkhard. Hanno fatto reagire il metallo di sodio con il diclorodimetil silano, ma hanno anche aggiunto un po ‘ di diclorometilfenilsilano alla birra. E indovina cosa è successo! Ti darò un suggerimento: non hanno ottenuto gli anelli che volevano. Quello che hanno ottenuto è stato un copolimero, come questo:
Forse quel polimero è più chiaramente disegnato in questo modo:
Vedete, questi gruppi fenilici si intromettono quando il polimero cerca di cristallizzare, quindi non è cristallino come il polidimetilsilano. Ciò significa che è solubile e può essere elaborato e giocato con e studiato.
Quindi a cosa servono? I polisilani sono interessanti perché possono condurre elettricità. Non così come il rame, intendiamoci, ma molto meglio di quanto ci si aspetterebbe per un polimero, e vale la pena indagare. Sono anche molto resistenti al calore, quasi fino a 300 oC, ma se li riscaldi molto più in alto puoi ricavarne del carburo di silicio, che è un utile materiale abrasivo.
Polygermanes e Polystannanes
Va bene, quindi se il silicio può fare lunghe catene polimeriche, che dire di altri elementi nel Gruppo IV? Si può fare polimeri di germanio? Faresti meglio a credere che si può! Non solo si possono fare catene polimeriche di germanio, ma si può anche fare una catena polimerica di atomi di stagno. Questi polimeri sono chiamati polygermanes e polystannanes, rispettivamente.
I polystannani sono unici e eleganti e meravigliosi e favolosi perché sono gli unici polimeri conosciuti con le dorsali fatte interamente da atomi di metallo. Come i polisilani, i polygermanes ed i polystannanes stanno studiandi per uso come conduttori elettrici.
Questa spina dorsale è molto flessibile, come la catena dorsale del polisilossano, in modo dai polifosfazeni fanno i buoni elastomeri. Sono anche ottimi isolanti elettrici. I polifosfazeni sono fatti in due fasi:
Per prima cosa prendiamo il pentacloruro di fosforo e lo reagiamo con cloruro di ammonio per ottenere un polimero clorurato. Quindi lo trattiamo con un sale di sodio alcolico, e questo ci dà un polifosfazene sostituito dall’etere.
Bene, questo è abbastanza di questo argomento affascinante per ora. Mentre ci possono essere nuovi ed eccitanti polimeri inorganici che sono stati fatti (la ricerca va avanti, ovviamente), non possiamo coprire tutto in queste pagine. E non dimenticare, ci sono interessanti combinazioni di eteroatomi (atomi non di carbonio) con atomi di carbonio in una varietà di dorsali polimeriche e gruppi pendenti. Questi potrebbero essere chiamati “semi-inorganici”, anche se potrebbe essere troppo artificiale per alcuni.
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