«Неорганические полимеры»

Полимерыс неорганической (не содержащей атомов углерода) главной цепью макромолекулы (См. Макромолекула). Боковые (обрамляющие) группы — обычно тоже неорганические; однако полимеры с органическими боковыми группами часто также относят к Н. п. (строгого деления по этому признаку нет).

Аналогично органическим полимерам Н. п. подразделяют по пространственной структуре на линейные, разветвленные, лестничные и сетчатые (двух- и трёхмерные), по составу главной цепи — на гомоцепные типа [—M—] _n и гетероцепные типа [—M—M'—] _n или [— М— M'— М"—] _n (где М, M', М" — различные атомы). Например, полимерная сера [—S—] _n— гомоцепной линейный Н. п. без боковых групп.

Многие неорганические вещества в твёрдом состоянии представляют собой единую макромолекулу, однако, для отнесения их к Н. п. необходимо наличие некоторой анизотропии пространственного строения (и, следовательно, свойств). Этим кристаллы Н. п. отличаются от полностью изотропных кристаллов обычных неорганических веществ (например, NaCI, ZnS). Большинство химических элементов не способно к образованию устойчивых гомоцепных Н. п., и лишь примерно 15 (S, Р, Se, Te, Si и др.) образуют не очень длинные (олигомерные) цепи, значительно уступающие по устойчивости гомоцепным олигомерам со связями С—С. Поэтому наиболее типичны гетероцепные Н. п., в которых чередуются электроположительные и электроотрицательные атомы, например В и N, Р и N, Si и О, образующие между собой и с атомами боковых групп полярные (частично ионные) химические связи.

Полярные связи обусловливают повышенную реакционную способность Н. п., прежде всего склонность к гидролизу. Поэтому многие Н. п. малоустойчивы на воздухе; кроме того, некоторые из них легко деполимеризуются с образованием циклических структур. На эти и др. химические свойства Н. п. можно отчасти влиять, направленно меняя боковое обрамление, от которого главным образом зависит характер межмолекулярного взаимодействия, определяющего эластичные и др. механические свойства полимера. Так, линейный эластомер Полифосфонитрилхлорид [—CI₂PN—] _n в результате гидролиза по связи Р—Сl (и последующей поликонденсации) превращается в трёхмерную структуру, не обладающую эластическими свойствами. Устойчивость к гидролизу этого эластомера можно повысить при замене атомов Cl на некоторые органические радикалы. Многие гетероцепные Н. п. отличаются высокой термостойкостью, значительно превышающей термостойкость органических и элементоорганических полимеров (например, полимерный оксонитрид фосфора [PON] _n не изменяется при нагревании до 600 °С). Однако высокая термостойкость Н. п. редко сочетается с ценными механическими и электрическими свойствами. По этой причине число Н. п., нашедших практическое применение, сравнительно невелико. Однако Н. п. — важный источник получения новых термостойких материалов.

Е. М. Шусторович.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ полимеры - полимеры, молекулы которых имеют неорганические главные цепи и не содержат органических боковых радикалов (обрамляющих групп). В природе широко распространены трехмерные сетчатые неорганические полимеры, которые в виде минералов входят в состав земной коры (напр., кварц). В отличие от органических полимеров такие неорганические полимеры не могут существовать в высокоэластичном состоянии. Синтетически могут быть получены, напр., полимеры серы, селена, теллура, германия. Особый интерес представляет неорганический синтетический каучук - полифосфонитрилхлорид.

Имеют неорг. главные цепи и не содержат орг. боковых радикалов. Главные цепи построены из ковалентных или ионно-ковалентных связей; в нек-рых Н. п. цепочка ионно-ковалентных связей может прерываться единичными сочленениями координац. характера. Структурная классификация Н. п. осуществляется по тем же признакам, что и орг. или элементоорг. полиме-ров (см. Высокомолекулярные соединения). Среди природных Н. п. наиб. распространены сетчатые, входящие в состав большинства минералов земной коры. Многие из них образуют кристаллы типа алмаза или кварца. К образованию линейных Н. п. способны элементы верх. рядов III-VI гр. периодич. системы. Внутри групп с увеличением номера ряда способность элементов к образованию гомо- или гете-роатомных цепей резко убывает. Галогены, как и в орг. полимерах, играют роль агентов обрыва цепи, хотя всевозможные их комбинации с др. элементами могут составлять боковые группы. Элементы VIII гр. могут входить в главную цепь, образуя координац. Н. п. Последние, в принципе, отличны от орг. координационных полимеров, где система координац. связей образует лишь вторичную структуру. Мн. оксиды или соли металлов переменной валентности по макроскопич. св-вам похожи на сетчатые Н. п.

Длинные гомоатомные цепи (со степенью полимеризации п >= 100) образуют лишь углерод и элементы VI гр.-S, Se и Те. Эти цепи состоят только из основных атомов и не содержат боковых групп, но электронные структуры углеродных цепей и цепей S, Se и Те различны. Линейные полимеры углерода - кумулены=С=С=С=С=... и кар-бин ЧС = СЧС = СЧ... (см. Углерод); кроме того, углерод образует двухмерные и трехмерные ковалентные кристаллы-соотв. графит и алмаз. Сера, селен и теллур образуют атомные цепочки с простыми связями и очень высокими п. Их полимеризация имеет характер фазового перехода, причем температурная область стабильности полимера имеет размазанную нижнюю и хорошо выраженную верхнюю границы. Ниже и выше этих границ устойчивы соотв. циклич. октамеры и двухатомные молекулы.

Др. элементы, даже ближайшие соседи углерода по псриодич. системе-В и Si, уже неспособны к образованию гомоатомных цепей или циклич. олигомеров с п >= 20 (безотносительно к наличию или отсутствию боковых групп). Это обусловлено тем, что лишь атомы углерода способны образовывать друг с другом чисто ковалентные связи. По этой причине более распространены бинарные гетероцепные Н. п. типа [ЧМЧLЧ]_n (см. табл.), где атомы М и L образуют между собой ионно-ковалентные связи. В принципе, гетероцепные линейные Н. п. не обязательно должны быть бинарными: регулярно повторяющийся участок цепи м. б. образован и более сложными комбинациями атомов. Включение в главную цепь атомов металлов дестабилизирует линейную структуру и резко снижает и.

КОМБИНАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ, ОБРАЗУЮЩИЕ БИНАРНЫЕ ГЕТЕРОЦЕПНЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ ТИПА [ЧМЧLЧ]_n (ОБОЗНАЧЕНЫ ЗНАКОМ +)