Кремний и углерод — близкие родственники. Многие соединения кремния имеют углеродные аналоги, а сам он, как и углерод, может образовывать цепочки атомов. Неслучайно поэтому в научной фантастике встречаются рассуждения на тему «кремниевых» миров — биологических систем, в которых роль углерода в построении молекул играет кремний.
Однако вероятность существования кремниевых организмов даже в дальнем космосе крайне мала. Пока не удалось построить кремниевый аналог хоть сколько-нибудь сложной биологический молекулы. К концу XX в. получены соединения, содержащие кремниевые цепочки длиной до пяти атомов. И если гексаметилдисилан (CH3)3Si—Si(CH3).. достаточно устойчив, то уже производное трисилана (CH3)3Si—Si(CH3)2—Si(CH3)3 легко окисляется на воздухе. А соединения, содержащие цепочки из четырёх или пяти атомов кремния, на воздухе самовоспламеняются. Синтезирован только один аналог алкенов — тетрамезитилдисилен; в нём атомы кремния со всех сторон «прикрыты» триметилбензольными (мезитиленовыми) кольцами.
Кремниевые аналоги алкинов и более сложных органических молекул получить пока не удалось.
Стабильность кремнийорганических соединений заметно увеличивается при переходе от силанов к силоксанам. В основе их молекул —цепочки, в которых чередуются атомы кремния и кислорода. Силоксановые полимеры имеют широкое применение: от медицинских имплантантов до смазочных материалов. Для синтеза силоксанов используют дизамещённые хлорсиланы (CH3)2SiCl2. Они реагируют с водой, образуя дизамещённые дисиланолы (CH3)2Si(OH)2, которые легко теряют молекулы воды, а в результате всех этих процессов возникают полимерные силоксаны.
Изменяя условия полимеризации, можно получить молекулы разной длины, которые будут обладать различными физическими свойствами. Так, полимеры с короткими цепочками — жидкости. Высокомолекулярные силоксаны — отличные смазки, сохраняющие полезные свойства в очень широком интервале температур — от -100 до 300 °С. Это позволяет использовать силоксановые смазки даже в условиях антарктической зимы при -70 °С, когда углеводородные смазки затвердевают.
Более длинные силоксановые молекулы образуют каучуки, которые в отличие от обычной резины сохраняют эластичность при температуре почти до —90 °С и более устойчивы к агрессивным реагентам. Благодаря высокой инертности и стойкости к истиранию они применяются в медицинской технике, например в аппаратах искусственного сердца и искусственной почки. А в качестве подошвы для обуви силоксановые каучуки не имеют конкурентов по износостойкости.
Силоксановые полимеры используются в медицине и для создания разнообразных имплантантов мягких тканей. Они химически инертны и не отторгаются организмом. Силоксановые имплантанты часто не совсем корректно называют силиконовыми.
Силоксаны обладают ещё одним замечательным качеством — они не смачиваются водой. Это свойство нашло самое широкое практическое применение. Вот лишь несколько примеров. Взлётно-посадочной полосе с силоксановым покрытием не страшно обледенение вода, не задерживаясь, скатывается с неё. Корабль, корпус которого окрашен силоксановыми красками, сможет развить большую скорость. Заодно уменьшится и обрастание корпуса ракушками — ведь за скользкое днище моллюскам труднее уцепиться.
Для уменьшения смачиваемости поверхность взлётно-посадочной полосы обрабатывают силоксаном.
Если обработать силоксановыми полимерами поверхность зубного протеза или пломбы, то они служат значительно дольше: слюна их не смачивает, и они разрушаются медленнее. А пропитанные силоксанами ткани становятся водоотталкивающими.
Похожие статьи