Цахиурт суурилсан органик бодисууд нь нэгдлүүдийн томоохон бүлэг юм. Тэдний хоёр дахь, илүү нийтлэг нэр нь силикон юм. Цахиурт органик нэгдлүүдийн цар хүрээ байнга нэмэгдэж байна. Тэдгээрийг хүний үйл ажиллагааны бараг бүх салбарт ашигладаг - сансрын нисгэгчээс анагаах ухаан хүртэл. Тэдгээр дээр суурилсан материалууд нь техникийн болон хэрэглээний өндөр чанартай байдаг.
Ерөнхий ойлголт
Органосиликон нэгдлүүд нь цахиур болон нүүрстөрөгчийн хооронд холбоо байдаг нэгдлүүд юм. Тэд мөн бусад нэмэлт химийн элементүүдийг (хүчилтөрөгч, галоген, устөрөгч болон бусад) агуулж болно. Үүнтэй холбогдуулан энэ бүлгийн бодисууд нь олон төрлийн шинж чанар, хэрэглээгээр ялгагдана. Бусад органик нэгдлүүдээс ялгаатай нь цахиурт органик нэгдлүүд нь илүү сайн гүйцэтгэлийн шинж чанартай бөгөөд тэдгээрийг олж авах, ашиглах үед хүний эрүүл мэндэд аюулгүй байдаг.тэднээс хийсэн.
Тэдний судалгаа XIX зуунаас эхэлсэн. Цахиурын тетрахлорид нь анхны нийлэгжүүлсэн бодис юм. Тухайн зууны 20-90-ээд оны хооронд ийм төрлийн олон нэгдлүүдийг олж авсан: силан, эфир ба ортосилицилийн хүчлийн орлуулсан эфир, алкилхлоросилан болон бусад. Цахиур болон энгийн органик бодисын зарим шинж чанаруудын ижил төстэй байдал нь цахиур ба нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь бүрэн ижил байдаг гэсэн худал ойлголтыг бий болгоход хүргэсэн. Энэ нь тийм биш гэдгийг Оросын химич Д. И. Менделеев нотолсон. Мөн цахиур-хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд нь полимер бүтэцтэй болохыг тогтоожээ. Энэ нь хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн хооронд холбоо байдаг органик бодисын хувьд ердийн зүйл биш юм.
Ангилал
Органик цахиурын нэгдлүүд нь органик ба органик металлын хооронд завсрын байрлалыг эзэлдэг. Тэдгээрийн дотроос бага молекул жинтэй, өндөр молекул жинтэй гэсэн 2 том бүлэг бодисыг ялгадаг.
Эхний бүлэгт цахиурын устөрөгч нь анхны нэгдлүүдийн үүрэг гүйцэтгэдэг ба бусад нь тэдгээрийн деривативууд юм. Үүнд дараах бодисууд орно:
- силанууд ба түүний гомологууд (дизилан, трисилан, тетрасилан);
- орлуулсан силанууд (бутилсилан, терт-бутилсилан, изобутизилан);
- Ортосилицилийн хүчлийн эфир (тетраметоксисилан, диметоксидиэтоксисилан);
- ортосилицилийн хүчлийн галоэфир (триметоксихлоросилан, метоксиэтоксидихлоросилан);
- ортосилик хүчлийн орлуулсан эфир (метилтриэтоксисилан, метилфенилдиэтоксисилан);
- алкил-(арил)-галосилан (фенилтрихлоросилан);
- органосилануудын гидроксил деривативууд(дигидроксидиэтилсилан, гидроксиметилэтилфенилсилан);
- алкил-(арил)-аминосиланууд (диаминометилфенилсилан, метиламинотриметилсилан);
- алкокси-(арилокси)-аминозиланууд;
- алкил-(арил)-аминохалозилан;
- алкил-(арил)-имосиланууд;
- изоцианат, тиоизоцианат ба цахиурын тиоэфир.
Өндөр молекул жинтэй цахиурт органик нэгдлүүд
Макромолекул органик нэгдлүүдийг ангилах үндэс нь полимер цахиурын устөрөгч бөгөөд бүтцийн диаграммыг доорх зурагт үзүүлэв.
Дараах бодисууд энэ бүлэгт хамаарна:
- алкил-(арил)-полисиланууд;
- органополиалкил-(полиарил)-силанууд;
- полиорганосилоксанууд;
- полиорганоалкилен-(фенилен)-силоксанууд;
- полиорганометаллозилоксанууд;
- металлоидсилан гинжин полимер.
Химийн шинж чанар
Эдгээр бодисууд нь маш олон янз байдаг тул цахиур болон нүүрстөрөгчийн хоорондын холбоог тодорхойлдог ерөнхий хэв маягийг тогтооход хэцүү байдаг.
Цахиурт органик нэгдлүүдийн хамгийн онцлог шинж чанарууд нь:
- Өндөр температурт тэсвэртэй байх нь Si атомтай холбоотой органик радикал эсвэл бусад бүлгийн төрөл, хэмжээгээр тодорхойлогддог. Тетра орлуулсан силанууд нь хамгийн өндөр дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг. Тэдний задрал нь 650-700 ° C температурт эхэлдэг. Полидиметилсилоксилан нь 300 ° C-ийн температурт устдаг. Тетраэтилсилан ба гексаэтилдисилан нь 350 хэмийн температурт удаан халаахад задардаг.энэ тохиолдолд этилийн радикалын 50% нь ялгарч, этан ялгардаг.
- Хүчил, шүлт, спиртэнд үзүүлэх химийн эсэргүүцэл нь цахиурын атомтай холбоотой радикалын бүтцээс болон тухайн бодисын бүх молекулаас хамаардаг. Тиймээс, алифатаар орлуулсан эфир дэх нүүрстөрөгчийн цахиурын холбоо нь баяжуулсан хүхрийн хүчилд өртөхөд устдаггүй, харин холимог алкил-(арил)-аар орлуулсан эфирт ижил нөхцөлд фенилийн бүлэг задардаг. Силоксан бонд нь мөн өндөр бат бэхтэй.
- Органосиликон нэгдлүүд нь шүлтэнд харьцангуй тэсвэртэй. Тэдний сүйрэл нь зөвхөн хүнд хэцүү нөхцөлд л тохиолддог. Жишээлбэл, полидиметилсилоксануудад метилийн бүлгүүдийн хуваагдал нь зөвхөн 200 ° C-аас дээш температурт, даралтын дор (автоклавт) ажиглагддаг.
Макромолекулын нэгдлүүдийн шинж чанар
Цахиурт суурилсан макромолекулын хэд хэдэн төрлийн бодис байдаг:
- монофункциональ;
- диактив;
- гурвалсан;
- дөрвөлсөн функцтэй.
Эдгээр нэгдлүүдийг нэгтгэснээр та дараахийг авна:
- дисилоксан деривативууд, ихэвчлэн шингэн нэгдлүүд;
- циклик полимер (тослог шингэн);
- эластомер (хэд хэдэн арван мянган мономерээс тогтсон шугаман бүтэцтэй, том молекул жинтэй полимерууд);
- шугаман бүтэцтэй полимерууд, тэдгээрийн төгсгөл бүлэгорганик радикалуудаар (тос) блоклодог.
Метилийн радикал ба цахиурын харьцаа 1.2-1.5-тай давирхай нь өнгөгүй хатуу бодис юм.
Өндөр молекулт органик цахиурын нэгдлүүдийн хувьд дараах шинж чанарууд байдаг:
- халуунд тэсвэртэй;
- гидрофобик чанар (ус нэвтрүүлэх эсэргүүцэл);
- өндөр диэлектрик үзүүлэлт;
- өргөн температурын хязгаарт тогтмол зуурамтгай чанарыг хадгалах;
- Хүчтэй исэлдүүлэгч бодистой байсан ч химийн тогтвортой байдал.
Силаны физик шинж чанар
Эдгээр бодисууд нь бүтэц, найрлагын хувьд маш олон янз байдаг тул бид хамгийн түгээмэл бүлгүүдийн нэг болох силануудын цахиурт органик нэгдлүүдийг тайлбарлахаар хязгаарлагдаж байна.
Моносилан ба дисилан (SiH4 болон Si2H4) хэвийн үед нөхцөл нь эвгүй үнэртэй хий юм. Ус, хүчилтөрөгч байхгүй үед тэдгээр нь химийн хувьд нэлээд тогтвортой байдаг.
Тетрасилан ба трисилан нь дэгдэмхий хортой шингэн юм. Пентасилан болон гексосилан нь бас хортой бөгөөд химийн хувьд тогтворгүй.
Эдгээр бодис нь спирт, бензин, нүүрстөрөгчийн сульфид зэрэгт сайн уусдаг. Сүүлчийн төрлийн шийдэл нь тэсрэх аюултай. Дээрх нэгдлүүдийн хайлах цэг нь -90 °C (тетрасилан) -аас -187 °C (трисилан) хооронд хэлбэлздэг.
Хүлээн авах
Si-д радикал нэмэх нь өөр өөр явагддаг бөгөөд эхлэл материалын шинж чанар болон синтез явагдах нөхцлөөс хамаарна. ЗаримЦахиурын органик бодистой нэгдлүүдийг зөвхөн хатуу ширүүн нөхцөлд хийх боломжтой байхад бусад нь илүү амархан урвалд ордог.
Силан холбоонд суурилсан цахиурт органик нэгдлүүдийг олж авахдаа алкил (эсвэл арил)-хлороксисилан (эсвэл алкоксисилан)-ын гидролиз, дараа нь силанолыг поликонденсацлах замаар гүйцэтгэдэг. Ердийн хариу үйлдлийг доорх зурагт үзүүлэв.
Поликонденсац нь шугаман эсвэл циклийн нэгдлүүд үүсэх, сүлжээ эсвэл орон зайн бүтэцтэй бодисыг олж авах гэсэн гурван чиглэлээр явагдана. Цикл полимерууд нь шугаман аналогиасаа илүү нягтрал ба зуурамтгай чанартай байдаг.
Макромолекулын нэгдлүүдийн синтез
Органик давирхай болон цахиурт суурилсан эластомерууд нь мономеруудын гидролизийн үр дүнд үүсдэг. Гидролизийн бүтээгдэхүүнийг дараа нь халааж, катализатор нэмнэ. Химийн өөрчлөлтийн үр дүнд ус (эсвэл бусад бодис) ялгарч, нарийн төвөгтэй полимерүүд үүсдэг.
Хүчилтөрөгч агуулсан цахиурын органик нэгдлүүд нь нүүрстөрөгчийн үндсэн нэгдлүүдээс илүү полимержих хандлагатай байдаг. Цахиур нь эсрэгээрээ 2 ба түүнээс дээш гидроксил бүлгийг барих чадвартай. Циклийн молекулуудаас хөндлөн холбоост полимер молекул үүсгэх боломж нь органик радикалын хэмжээнээс ихээхэн хамаардаг.
Шинжилгээ
Цахиурны органик нэгдлүүдийн шинжилгээг хэд хэдэн чиглэлээр явуулдаг:
- Физик тогтмолуудыг тодорхойлох (хайлах цэг, буцлах цэг болон бусад шинж чанарууд).
- Чанарын шинжилгээ. Лак, тос, давирхай дахь ийм төрлийн нэгдлүүдийг илрүүлэхийн тулд туршилтын дээжийг натрийн карбонатаар хайлуулж, усаар гаргаж аваад аммонийн молибдат, бензидинээр эмчилнэ. Хэрэв цахиурын органик бодис байгаа бол дээж нь цэнхэр өнгөтэй болно. Илрүүлэх өөр аргууд бий.
- Тоон шинжилгээ. Цахиурт органик нэгдлүүдийн чанарын болон тоон судалгаанд хэт улаан туяаны болон цацрагийн спектроскопийн аргыг ашигладаг. Бусад аргуудыг бас ашигладаг - соль-гелийн шинжилгээ, масс спектроскопи, цөмийн соронзон резонанс.
- Физик, химийн нарийвчилсан судалгаа.
Бодисыг тусгаарлах, цэвэршүүлэх ажлыг урьдчилан хийнэ. Хатуу найрлагын хувьд нэгдлүүдийг ялгах нь тэдгээрийн уусах чадвар, буцалгах цэг, талстжилтын ялгаатай байдлын үндсэн дээр хийгддэг. Химийн цэвэр органик цахиурын нэгдлүүдийг тусгаарлах нь ихэвчлэн фракц нэрэх аргаар хийгддэг. Шингэний үе шатуудыг тусгаарлах юүлүүр ашиглан тусгаарлана. Хийн хольцын хувьд бага температурт шингээх эсвэл шингэрүүлэх, фракцлах аргыг ашигладаг.
Програм
Цахиурт органик нэгдлүүдийн хамрах хүрээ маш том:
- техникийн шингэний үйлдвэрлэл (тосолгооны тос, вакуум насосны ажлын шингэн, вазелин, оо, эмульс, хөөс арилгагч болон бусад);
- химийн үйлдвэр - тогтворжуулагч, хувиргагч, катализатор болгон ашиглах;
- будаг, лакны үйлдвэр - металл, бетон, шил болон бусад материалын халуунд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах бүрээс үйлдвэрлэх нэмэлт;
- сансарын инженерчлэл - хэвлэлийн материал, гидравлик шингэн, хөргөлтийн бодис, мөстөлтөөс хамгаалах нэгдлүүд;
- цахилгаан инженерчлэл - давирхай, лак үйлдвэрлэх, нэгдсэн хэлхээг хамгаалах материал;
- инженерийн үйлдвэр - резинэн бүтээгдэхүүн, нэгдэл, тосолгооны материал, чигжээс, цавуу үйлдвэрлэх;
- хөнгөн үйлдвэр - нэхмэлийн утас, арьс шир, савхин эдлэлийн хувиргагч; хөөс арилгагч;
- эмийн үйлдвэр - протез, иммуностимулятор, адаптоген, гоо сайхны бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх материал.
Ийм бодисын давуу тал нь халуун орны болон хүйтэн уур амьсгалтай, өндөр даралт болон вакуум, өндөр температур, цацраг туяа зэрэг янз бүрийн нөхцөлд хэрэглэх боломжтой байдаг. Тэдгээр дээр үндэслэсэн зэврэлтээс хамгаалах бүрээсийг -60-аас +550 °С-ийн температурт ашигладаг.
Мал
Цахиурт органик нэгдлүүдийг мал аж ахуйд ашиглах нь цахиур нь яс, холбогч эд үүсэх, бодисын солилцооны үйл явцад идэвхтэй оролцдог явдал юм. Энэхүү ул мөр элемент нь тэжээвэр амьтдын өсөлт хөгжилтөд амин чухал юм.
Үзүүлсэн шигШувуу, малын тэжээлд цахиурын органик бодис агуулсан нэмэлт бодисыг нэвтрүүлэх нь амьдын жин нэмэгдэх, нас баралт, өсөлтийн нэгжид ногдох тэжээлийн зардлыг бууруулах, азот, кальци, фосфорын солилцоог нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Ийм эмийг үхэрт хэрэглэх нь эх барихын өвчнөөс урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг.
Орос дахь үйлдвэрлэл
Оросын цахиурт органик нэгдлүүдийг хөгжүүлэх тэргүүлэгч компани бол GNIICHTEOS юм. Энэ бол цахиур, хөнгөн цагаан, бор, төмөр болон бусад химийн элементүүдэд суурилсан нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн технологийг бий болгох чиглэлээр ажилладаг шинжлэх ухааны нэгдсэн төв юм. Тус байгууллагын мэргэжилтнүүд 400 гаруй цахиурын органик материалыг боловсруулж нэвтрүүлсэн. Тус компани нь туршилтын үйлдвэртэй.
Гэсэн хэдий ч цахиур дээр суурилсан органик нэгдлүүдийн үйлдвэрлэлийн хөгжлийн дэлхийн динамикийн хувьд Орос бусад орноос хамаагүй доогуур байна. Сүүлийн 20 жилийн хугацаанд Хятадын аж үйлдвэр эдгээр бодисын үйлдвэрлэлийг бараг 50 дахин, Баруун Европ 2 дахин нэмэгдүүлсэн байна. Одоогийн байдлаар ОХУ-д цахиурын органик нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх ажлыг KZSK-Silicon, ХК Алтайхимпром, Редкинскийн туршилтын үйлдвэр, Химпром ХК (Чуваш Бүгд Найрамдах), Силан ХК-д хийж байна.
