SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2.
Велер огорчился, обнаружив, что все гидриды и хлориды кремния легко реагировали с водой с превращением в SiO2. Гидриды даже загорались в воздухе при быстрой реакции с кислородом:
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O.
Более сложные гидриды кремния реагируют с водой аналогичным образом, и поэтому ясно, что основанные на кремнии живые организмы не смогли бы выжить в водной среде.
Можно выделить три характерные особенности, которые отличают кремний от углерода.
1. Для кремния характерно сродство с кислородом; его трудно отделить от кислорода.
2. Кремний химически активен при высокой температуре, но медленно реагирует при комнатной температуре.
3. Ковалентные соединения кремния (гидриды, фториды и хлориды) нестабильны (в отличие от соединений углерода), легко окисляются на воздухе и разлагаются в воде.
Короче говоря, кремний отличается от углерода тем, что это просто другой элемент с более крупными и сложными атомами. Во всяком случае, все элементы – химические “индивидуумы” и обладают уникальными химическими свойствами.
Получение кремнийорганических полимеров по “привязывает” любого потенциального производителя силиконов к магнию, т. к. для присоединения метильных или других групп к кремнию необходим магнийорганический галогенид. Успешное завершение реакции обеспечивается большой потенциальной энергией металлического магния. Магний – традиционный реагент для синтеза, а также источник энергии для успешного осуществления реакции Киппинга-Гриньяра.
Хлор и магний не вошли в состав конечного продукта, хотя они весят в 4,5 раза больше, чем необходимый полиметилсилоксан. Они только участвуют в процессе, их используют потому, что тогда не знали другого способа проведения синтеза. Кроме того, они мешают завершению процесса, т. к. для получения каждых 74 кг метилполисилоксана необходимо 357 кг хлора и магния (в виде MgCl2 и HCl). Этот способ подходит для лабораторных исследований (благодаря своей универсальности), но он малоперспективен с экономической точки зрения.
Новый способ получения полимера открыл Е. Д. Рохов, известный американский ученый, профессор Гарвардского университета. Рассмотрим вкратце этот способ.
Вначале через трубку было пропущено незначительное количество HCl (для активации поверхности сплава):
Si + 3HCl = SiHCl3 + H2.
Затем при пропускании CH3Cl происходят следующие реакции:
3CH3Cl + Si = CH3SiCl3 + C2H6,
2CH3Cl + Si = (CH3)2SiCl2,
но может быть и так:
CH3Cl + 2HCl + Si = CH3SiCl3 +H2.
Жидкие продукты конденсируются в более холодных участках трубки со сплавом. Собранная таким образом бесцветная жидкость в конденсаторе при нагревании до комнатной температуры незначительно пузыриться и, следовательно, не содержит большого количества CH3Cl.
При гидролизе и взаимодействии комбинированных жидких продуктов образуются различные силанолы:
CH3SiCl3 + 3H2O = CH3Si(OH)3 + 3HCl,
(CH3)2SiCl2 + 2H2O = (CH3)2Si(OH)2 + 2HCl.
Метилсиландиолы сразу же претерпевают частичную конденсацию с образованием вязких промежуточных продуктов:
CH3 CH3
 |
|
2(CH3)2Si(OH)2
HO – Si – O – Si – OH + H2O и т.д.
|
|
CH3 CH3
Этот процесс продолжается вплоть до образования клейких жидких продуктов. При нагревании конденсация продолжается с выделением большого количества воды, которая частично испаряется или остаётся в виде эмульсии. В результате образуется прозрачное смолистое вещество, которое является полиметилсилоксаном.
Получаемый по способу Киппинга - Гриньяра полиметилсилоксан всегда был желтым; полиметилсилоксан получаемый в результате прямого синтеза бесцветен, т. к. не содержит органических примесей.
Это была кропотливая длительная работа Рохова, однако историограф химии Герман А. Либхафски назвал её “самым важным, единственным в своем роде экспериментом и наилучшей работой в истории силиконов”.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.