Vikaboni vinavyotokana na silicon ni kundi kubwa la misombo. Jina la pili, la kawaida kwao ni silicones. Upeo wa misombo ya organosilicon inakua daima. Zinatumika katika karibu maeneo yote ya shughuli za binadamu - kutoka astronautics hadi dawa. Nyenzo kulingana nazo zina sifa za juu za kiufundi na za watumiaji.
Dhana ya jumla
Michanganyiko ya Organosilicon ni misombo ambamo kuna uhusiano kati ya silicon na kaboni. Wanaweza pia kuwa na vipengele vingine vya ziada vya kemikali (oksijeni, halojeni, hidrojeni, na wengine). Katika suala hili, kundi hili la dutu linatofautishwa na anuwai ya mali na matumizi. Tofauti na misombo mingine ya kikaboni, misombo ya organosilicon ina sifa bora za utendaji na usalama wa juu kwa afya ya binadamu inapopatikana na wakati wa kutumia vitu.imetengenezwa kutoka kwao.
Utafiti wao ulianza katika karne ya XIX. Silicon tetrakloridi ilikuwa dutu ya kwanza ya synthesized. Katika kipindi cha miaka ya 20 hadi 90 ya karne hiyo hiyo, misombo mingi ya aina hii ilipatikana: silanes, ethers na esta zilizobadilishwa za asidi ya orthosilicic, alkylchlorosilanes, na wengine. Kufanana kwa baadhi ya mali ya silicon na vitu vya kawaida vya kikaboni imesababisha kuundwa kwa wazo la uongo kwamba misombo ya silicon na kaboni ni sawa kabisa. Mwanakemia wa Kirusi D. I. Mendeleev alithibitisha kuwa hii sivyo. Pia alianzisha kwamba misombo ya silicon-oksijeni ina muundo wa polymeric. Hii si kawaida kwa vitu vya kikaboni, ambamo kuna uhusiano kati ya oksijeni na kaboni.
Ainisho
Michanganyiko ya organosilicon huchukua nafasi ya kati kati ya kikaboni na organometallic. Miongoni mwao, vikundi 2 vikubwa vya dutu vinatofautishwa: uzani wa chini wa Masi na uzani wa juu wa Masi.
Katika kundi la kwanza, haidrojeni za silikoni hutumika kama misombo ya awali, na iliyosalia ni viini vyake. Hizi ni pamoja na vitu vifuatavyo:
- silane na homologi zake (disilane, trisilane, tetrasilane);
- silane zilizobadilishwa (butylsilane, tert-butylsilane, isobutysilane);
- Etha za asidi ya orthosilicic (tetramethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane);
- haloesta za asidi ya orthosilicic (trimethoxychlorosilane, methoxyethoxydichlorosilane);
- esta mbadala za asidi ya orthosilicic (methyltriethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane);
- alkyl-(aryl)-halosilanes (phenyltrichlorosilane);
- vitokeo vya haidroksili vya organosilanes(dihydroxydiethylsilane, hydroxymethylethylphenylsilane);
- alkyl-(aryl)-aminosilanes (diaminomethylphenylsilane, methylaminotrimethylsilane);
- alkoxy-(aryloxy)-aminosilanes;
- alkyl-(aryl)-aminohalosilanes;
- alkyl-(aryl)-iminosilanes;
- isosianati, thioisosianati na thioether za silikoni.
Michanganyiko ya organosilicon yenye uzito wa juu wa molekuli
Msingi wa uainishaji wa misombo ya kikaboni ya macromolecular ni polymer silikoni hidrojeni, mchoro wa muundo ambao umeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Vitu vifuatavyo ni vya kundi hili:
- alkyl-(aryl)-polysilanes;
- organopolyalkyl-(polyaryl)-silanes;
- polyorganosiloxanes;
- polyorganoalkylene-(phenylene)-siloxanes;
- polyorganometallosiloxanes;
- metalloidsilane chain polima.
Sifa za kemikali
Kwa kuwa dutu hizi ni tofauti sana, ni vigumu kubainisha ruwaza za jumla zinazobainisha uhusiano kati ya silikoni na kaboni.
Sifa bainifu zaidi za misombo ya organosilicon ni:
- Inayostahimili joto la juu hubainishwa na aina na ukubwa wa itikadi kali ya kikaboni au vikundi vingine vinavyohusishwa na Si atomu. Silane zilizobadilishwa Tetra zina uimara wa juu zaidi wa joto. Mtengano wao huanza kwa joto la 650-700 ° C. Polydimethylsiloxylanes huharibiwa kwa joto la 300 ° C. Tetraethylsilane na hexaethyldisilane hutengana inapokanzwa kwa muda mrefu kwa joto la 350 ° C;katika kesi hii, 50% ya ethyl radical huondolewa na ethane hutolewa.
- Upinzani wa kemikali kwa asidi, alkali na alkoholi hutegemea muundo wa radical, ambayo inahusishwa na atomi ya silicon, na molekuli nzima ya dutu hii. Kwa hivyo, dhamana ya kaboni na silikoni katika esta za alifatiki haiharibiki inapowekwa kwenye asidi ya sulfuriki iliyokolea, ilhali katika esta zilizochanganywa za alkili-(aryl)-badala, chini ya hali sawa, kikundi cha phenyl hupasuka. Bondi za Siloxane pia zina nguvu nyingi.
- Michanganyiko ya Organosilicon ni sugu kwa alkali kwa kiasi. Uharibifu wao hutokea tu katika hali mbaya. Kwa mfano, katika polydimethylsiloxanes, mpasuko wa vikundi vya methyl huzingatiwa tu kwa joto zaidi ya 200 °C na chini ya shinikizo (kwenye autoclave).
Sifa za misombo ya macromolecular
Kuna aina kadhaa za dutu za macromolecular zenye silicon:
- inafanya kazi moja;
- isiyo na kazi;
- trifunctional;
- quadrifunctional.
Ukichanganya misombo hii, unapata:
- derivatives za disiloxane, ambazo mara nyingi ni misombo ya kioevu;
- polima za mzunguko (vimiminiko vya mafuta);
- elastoma (polima zilizo na muundo wa mstari unaojumuisha makumi kadhaa ya maelfu ya monoma na uzito mkubwa wa molekuli);
- polima zenye muundo wa mstari, ambapo vikundi vya mwishoimezuiwa na itikadi kali za kikaboni (mafuta).
Resini zenye uwiano wa methyl radical kwa silikoni wa 1.2-1.5 ni yabisi isiyo na rangi.
Sifa zifuatazo ni za kawaida kwa misombo ya silicon hai ya molekuli ya juu:
- upinzani wa joto;
- hydrophobicity (upinzani wa kupenya maji);
- utendaji wa juu wa dielectric;
- kudumisha thamani ya mnato thabiti juu ya anuwai kubwa ya halijoto;
- uthabiti wa kemikali hata kama kuna vioksidishaji vikali.
Tabia za kimwili za silane
Kwa kuwa dutu hizi ni tofauti sana katika muundo na utungaji, tunajihusisha wenyewe katika kuelezea misombo ya oganosilicon ya mojawapo ya makundi ya kawaida - silanes.
Monosilane na disilane (SiH4 na Si2H4 mtawalia) kwa kawaida hali ni gesi ambazo zina harufu mbaya. Kwa kukosekana kwa maji na oksijeni, ni thabiti kabisa kemikali.
Tetrasilane na trisilane ni vimiminika tete vyenye sumu. Pentasilane na hexasilane pia ni sumu na si thabiti kemikali.
Dutu hizi huyeyuka vizuri katika alkoholi, petroli, disulfidi kaboni. Aina ya mwisho ya suluhisho ina hatari kubwa ya kulipuka. Kiwango myeyuko cha misombo iliyo hapo juu ni kati ya -90 °C (tetrasilane) hadi -187 °C (trisilane).
Pokea
Ongezeko la itikadi kali kwa Si huendelea tofauti na inategemea sifa za nyenzo ya kuanzia na hali ambayo usanisi hutokea. Baadhimichanganyiko ya silikoni yenye viambatanisho vya kikaboni inaweza tu kutengenezwa chini ya hali ngumu, ilhali nyingine hutenda kwa urahisi zaidi.
Kupata misombo ya oganosilicon kulingana na vifungo vya silane hufanywa na hidrolisisi ya alkili (au aryl) -chloroxysilanes (au alkoxysilanes) ikifuatiwa na polycondensation ya silanoli. Mwitikio wa kawaida unaonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Polycondensation inaweza kuendelea katika pande tatu: kwa uundaji wa misombo ya mstari au ya mzunguko, kwa kupata dutu za mtandao au muundo wa anga. Polima za baisikeli zina msongamano na mnato wa juu zaidi kuliko zile za mstari.
Muundo wa misombo ya macromolecular
Resini za kikaboni na elastoma zenye msingi wa silicon huzalishwa na hidrolisisi ya monoma. Bidhaa za hidrolisisi huwashwa moto na vichocheo huongezwa. Kama matokeo ya mabadiliko ya kemikali, maji (au vitu vingine) hutolewa na polima changamano huundwa.
Michanganyiko ya Organosilicon iliyo na oksijeni huathirika zaidi na upolimishaji kuliko misombo inayolingana ya kaboni. Silicon, kinyume chake, ina uwezo wa kushikilia vikundi 2 au zaidi vya hidroksili. Uwezekano wa kuunda molekuli za polima zilizounganishwa kutoka kwa zile za mzunguko hutegemea saizi ya radikali ya kikaboni.
Uchambuzi
Uchambuzi wa misombo ya organosilicon unafanywa katika pande kadhaa:
- Uamuzi wa viambajengo vya kimwili (hatua myeyuko, sehemu mchemko na sifa zingine).
- Uchambuzi wa ubora. Ili kugundua misombo ya aina hii katika varnishes, mafuta, na resini, sampuli ya mtihani huunganishwa na carbonate ya sodiamu, iliyotolewa na maji, na kisha inatibiwa na molybdate ya amonia na benzidine. Ikiwa organosilicon iko, sampuli inageuka bluu. Kuna njia zingine za kugundua.
- Uchambuzi wa kiasi. Kwa masomo ya ubora na kiasi cha misombo ya organosilicon, mbinu za spectroscopy ya infrared na chafu hutumiwa. Mbinu zingine pia hutumiwa - uchanganuzi wa sol-gel, uchunguzi wa wingi, mionzi ya sumaku ya nyuklia.
- Utafiti wa kina wa kimwili na kemikali.
Zalisha awali kutengwa na utakaso wa dutu hii. Kwa nyimbo imara, mgawanyiko wa misombo hufanyika kwa misingi ya umumunyifu wao tofauti, kiwango cha kuchemsha na fuwele. Kutengwa kwa misombo ya silicon ya kikaboni ya kikaboni mara nyingi hufanywa na kunereka kwa sehemu. Awamu za kioevu zinatenganishwa kwa kutumia funnel ya kutenganisha. Kwa mchanganyiko wa gesi, ufyonzwaji au umiminishaji kwenye joto la chini na ugawaji hutumika.
Maombi
Upeo wa misombo ya organosilicon ni kubwa sana:
- uzalishaji wa vimiminika vya kiufundi (mafuta ya kulainisha, vimiminika vya kufanya kazi vya pampu za utupu, mafuta ya petroli, pastes, emulsion, defoamers na vingine);
- sekta ya kemikali - tumia kama vidhibiti, virekebishaji, vichocheo;
- sekta ya rangi na varnish - viungio kwa ajili ya utengenezaji wa mipako inayostahimili joto, ya kuzuia kutu kwa chuma, simiti, glasi na vifaa vingine;
- uhandisi wa anga - vifaa vya kukandamiza, vimiminiko vya majimaji, vipozezi, viambajengo vya kuzuia angani;
- uhandisi wa umeme - utengenezaji wa resini na varnish, nyenzo za kulinda saketi zilizounganishwa;
- sekta ya uhandisi - uzalishaji wa bidhaa za mpira, misombo, vilainishi, viunzi, vibandiko;
- sekta nyepesi - virekebishaji vya nyuzi za nguo, ngozi, ngozi; defoamers;
- sekta ya dawa - utengenezaji wa vifaa vya kutengeneza viungo bandia, vichochezi vya kinga mwilini, adaptojeni, vipodozi.
Faida za dutu hizo ni pamoja na ukweli kwamba zinaweza kutumika katika hali mbalimbali: katika hali ya hewa ya tropiki na baridi, kwenye shinikizo la juu na katika utupu, kwenye joto la juu na mionzi. Mipako ya kuzuia kutu kulingana nayo inaendeshwa katika kiwango cha joto kutoka -60 hadi +550 ° С.
Mifugo
Matumizi ya misombo ya organosilicon katika ufugaji ni msingi wa ukweli kwamba silicon inashiriki kikamilifu katika uundaji wa mifupa na tishu zinazounganishwa, michakato ya kimetaboliki. Kipengele hiki cha ufuatiliaji ni muhimu kwa ukuaji na ukuzaji wa wanyama vipenzi.
Kama onyeshotafiti, kuanzishwa kwa viungio na vitu vya organosilicon kwenye lishe ya kuku na mifugo huchangia kuongezeka kwa uzito wa kuishi, kupungua kwa vifo na gharama za malisho kwa kila kitengo cha ukuaji, kuongezeka kwa kimetaboliki ya nitrojeni, kalsiamu na fosforasi. Utumiaji wa dawa hizo kwa ng’ombe pia husaidia katika kuzuia magonjwa ya uzazi.
Uzalishaji nchini Urusi
Biashara inayoongoza katika uundaji wa misombo ya oganosilicon nchini Urusi ni GNIIChTEOS. Hii ni kituo cha kisayansi kilichojumuishwa ambacho kinahusika katika uundaji wa teknolojia za viwandani kwa utengenezaji wa misombo kulingana na silicon, alumini, boroni, chuma na vitu vingine vya kemikali. Wataalamu wa shirika hili wameanzisha na kuanzisha zaidi ya vifaa 400 vya organosilicon. Kampuni ina kiwanda cha majaribio kwa uzalishaji wao.
Hata hivyo, Urusi katika mienendo ya kimataifa ya maendeleo ya uzalishaji wa misombo ya kikaboni kulingana na silicon ni duni zaidi kuliko nchi nyingine. Kwa hivyo, katika miaka 20 iliyopita, tasnia ya Wachina imeongeza uzalishaji wa vitu hivi kwa karibu mara 50, na Ulaya Magharibi - kwa mara 2. Kwa sasa, uzalishaji wa misombo ya organosilicon nchini Urusi unafanywa katika KZSK-Silicon, JSC Altaihimprom, kwenye Kiwanda cha Majaribio cha Redkinsky, JSC Khimprom (Jamhuri ya Chuvash), JSC Silan.
