Silicones and Siloxane Polymers सिलिकोन और सिलोक्सेन बहुलक (Silicones and Siloxane Polymers)
- Silicones are synthesized via the hydrolysis of alkylchlorosilanes followed by condensation polymerization.
- Chain termination is achieved using trimethylchlorosilane ((CH3)3SiCl) which caps the growing siloxane chain.
- The Si-O-Si bond angle is exceptionally wide (approx. 140-180°) due to pπ-dπ back bonding between oxygen and silicon.
- Cross-linking in silicone resins is controlled by the inclusion of trichlorosilanes (RSiCl3) during synthesis.
- सिलिकोन का संश्लेषण एल्किलक्लोरोसिलेन (alkylchlorosilanes) के जल-अपघटन (hydrolysis) और उसके बाद संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा किया जाता है।
- श्रृंखला समापन (chain termination) ट्राईमेथिलक्लोरोसिलेन ((CH3)3SiCl) का उपयोग करके किया जाता है, जो बढ़ती हुई सिलोक्सेन श्रृंखला को समाप्त कर देता है।
- ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बीच pπ-dπ पश्च-बंधन (back bonding) के कारण Si-O-Si बंध कोण असाधारण रूप से चौड़ा (लगभग 140-180°) होता है।
- सिलिकोन रेजिन में क्रॉस-लिंकिंग (cross-linking) को संश्लेषण के दौरान ट्राईक्लोरोसिलेन (RSiCl3) को शामिल करके नियंत्रित किया जाता है।
Polyphosphazenes and Borazynes पॉलीफॉस्फाजीन और बोराजीन (Polyphosphazenes and Borazynes)
- Polyphosphazenes feature a backbone of alternating phosphorus and nitrogen atoms with side substituents attached to phosphorus.
- Trimeric phosphonitrilic chloride undergoes thermal ring-opening at 250°C to yield high molecular weight poly(dichlorophosphazene).
- Borazine (B3N3H6) is known as inorganic benzene due to its planar ring structure and isoelectronic nature.
- Unlike benzene, borazine undergoes addition reactions readily because B-N bonds are polarized with partial positive charge on B and negative charge on N.
- पॉलीफॉस्फाजीन में फास्फोरस और नाइट्रोजन परमाणुओं की एकांतर मुख्य श्रृंखला होती है, जिसमें फास्फोरस से पार्श्व प्रतिस्थापी (side substituents) जुड़े होते हैं।
- ट्राइमेरिक फॉस्फोनिट्रिलिक क्लोराइड 250°C पर तापीय वलय-उद्घाटन (thermal ring-opening) द्वारा उच्च आणविक भार वाला पॉली(डाइक्लोरोफॉस्फाजीन) बनाता है।
- बोराजीन (B3N3H6) को इसकी समतलीय वलय संरचना और आइसोइलेक्ट्रॉनिक प्रकृति के कारण अकार्बनिक बेंजीन (inorganic benzene) कहा जाता है।
- बेंजीन के विपरीत, बोराजीन आसानी से योगात्मक अभिक्रियाएं (addition reactions) देता है क्योंकि B-N बंध ध्रुवीय होते हैं, जिसमें B पर आंशिक धनात्मक और N पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।
Silicates and Isoelectronic Analogues सिलिकेट और आइसोइलेक्ट्रॉनिक अनुरूप (Silicates and Isoelectronic Analogues)
- Silicate structures are classified based on the degree of sharing of oxygen atoms per [SiO4]4- tetrahedron.
- Orthosilicates contain isolated [SiO4]4- units, whereas pyrosilicates share one oxygen vertex.
- Cyclic and chain silicates share two oxygen vertices, forming rings or infinite single chains with empirical formula (SiO3)n2n-.
- Sheet silicates share three oxygen atoms per tetrahedron, yielding layered structures responsible for cleavage properties in micas and clays.
- सिलिकेट संरचनाओं को [SiO4]4- चतुष्फलक (tetrahedron) प्रति ऑक्सीजन परमाणुओं की साझा करने की डिग्री के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
- ऑर्थोसिलिकेट में पृथक [SiO4]4- इकाइयाँ होती हैं, जबकि पाइरोसिलिकेट में एक ऑक्सीजन शीर्ष साझा होता है।
- चक्रीय और श्रृंखला सिलिकेट दो ऑक्सीजन शीर्ष साझा करते हैं, जिससे वलय या अनंत एकल श्रृंखलाएं बनती हैं जिनका मूलानुपाती सूत्र (SiO3)n2n- होता है।
- शीट सिलिकेट प्रति चतुष्फलक तीन ऑक्सीजन परमाणु साझा करते हैं, जिससे परतदार संरचनाएं बनती हैं जो अभ्रक (mica) और मिट्टी में विदलन (cleavage) गुणों के लिए उत्तरदायी हैं।
Observation: Mono-functional trialkylchlorosilanes (R3SiCl) yield dimers (R3Si-O-SiR3) and cannot form long polymer chains. — They lack functional sites for further condensation, acting solely as chain terminators. प्रेक्षण: एकल-कार्यात्मक ट्राईएल्किलक्लोरोसिलेन (R3SiCl) केवल डाइमर (R3Si-O-SiR3) बनाते हैं और लंबी बहुलक श्रृंखला नहीं बना सकते। इनमें आगे संघनन के लिए कार्यात्मक स्थल नहीं होते, ये केवल श्रृंखला टर्मिनेटर के रूप में कार्य करते हैं।
Observation: Borazine undergoes rapid hydrolysis and addition reactions across B-N bonds instead of standard substitution. — The large electronegativity difference between boron and nitrogen polarizes the π-cloud, localizing electron density near nitrogen. प्रेक्षण: बोराजीन मानक प्रतिस्थापन के बजाय B-N बंधों पर तीव्र जल-अपघटन और योगात्मक अभिक्रियाएं देता है। बोरॉन और नाइट्रोजन के बीच उच्च विद्युत ऋणात्मकता अंतर π-मेघ को ध्रुवीकृत कर देता है, जिससे इलेक्ट्रॉन घनत्व नाइट्रोजन के पास केंद्रित हो जाता है।
Observation: Polysilanes (R2Si)n are prone to photochemical and thermal oxidation. — The Si-Si bond energy (approx. 226 kJ mol-1) is significantly lower than the C-C bond energy, making catenated silicon more labile. प्रेक्षण: पॉलीसिलेन (R2Si)n प्रकाश-रासायनिक और तापीय ऑक्सीकरण के प्रति संवेदनशील होते हैं। Si-Si बंध ऊर्जा (लगभग 226 kJ mol-1) C-C बंध ऊर्जा से काफी कम होती है, जिससे सिलिकॉन श्रृंखलाएं अधिक अस्थिर होती हैं।
Application: Determine silicate class instantly: Ortho (4:1), Pyro (3.5:1), Chain/Cyclic (3:1), Sheet (2.5:1), Three-dimensional (2:1). अनुप्रयोग: सिलिकेट वर्ग की तुरंत पहचान: ऑर्थो (4:1), पाइरो (3.5:1), श्रृंखला/चक्रीय (3:1), शीट (2.5:1), त्रि-आयामी (2:1)।
Application: Add R3SiCl to limit chain length and RSiCl3 to introduce cross-linked rigidity during synthesis. अनुप्रयोग: श्रृंखला की लंबाई सीमित करने के लिए R3SiCl और क्रॉस-लिंक्ड कठोरता के लिए RSiCl3 का उपयोग करें।
Application: Use electron counting to verify structural and isoelectronic analogy with benzene. अनुप्रयोग: बेंजीन के साथ संरचनात्मक और आइसोइलेक्ट्रॉनिक समानता की पुष्टि करने के लिए इलेक्ट्रॉन गणना का उपयोग करें।
| Parameterपैरामीटर | Organic Polymers (e.g., Polyethylene)कार्बनिक बहुलक (जैसे पॉलीथीन) | Inorganic Polymers (e.g., Silicones)अकार्बनिक बहुलक (जैसे सिलिकोन) |
|---|---|---|
| Backbone Compositionमुख्य श्रृंखला संरचना | Carbon-Carbon (C-C) covalent bondsकार्बन-कार्बन (C-C) सहसंयोजक बंध | Heteroatomic (Si-O, P-N, B-N) bondsविषम-परमाणु (Si-O, P-N, B-N) बंध |
| Thermal Stabilityतापीय स्थिरता | Generally decomposes below 300°Cसामान्यतः 300°C से नीचे विघटित | High thermal stability up to 500°C500°C तक उच्च तापीय स्थिरता |
| Flexibilityलचीलापन | High torsional flexibility around C-C bondsC-C बंधों के चारों ओर उच्च मरोड़ लचीलापन | Exceptional chain flexibility due to wide Si-O-Si anglesचौड़े Si-O-Si कोणों के कारण असाधारण श्रृंखला लचीलापन |
| Flame Resistanceज्वाला प्रतिरोध | Combustible, produces carbon sootज्वलनशील, कार्बन कालिख उत्पन्न करता है | Flame resistant, often yields silica ashज्वाला प्रतिरोधी, अक्सर सिलिका राख देता है |
- Silicones are water-repellent organosilicon polymers with the general formula (R2SiO)n.
- Trimeric phosphonitrilic chloride ((NPCl2)3) is synthesized from phosphorus pentachloride and ammonium chloride.
- Borazine (B3N3H6) is prepared by reacting boron trichloride with ammonium chloride in boiling chlorobenzene.
- Ultraphosphates are condensed inorganic polymers containing highly cross-linked P-O-P networks.
- The coordination number of silicon in monomeric silicates is 4, adopting a tetrahedral geometry.
- Polyphosphazenes exhibit extreme low-temperature flexibility due to the low barrier to torsional rotation around the P-N bond.
- सिलिकोन जल-विकर्षक ऑर्गनोसिलिकॉन बहुलक हैं जिनका सामान्य सूत्र (R2SiO)n है।
- ट्राइमेरिक फॉस्फोनिट्रिलिक क्लोराइड ((NPCl2)3) का संश्लेषण फास्फोरस पेंटाक्लोराइड और अमोनियम क्लोराइड से किया जाता है।
- बोराजीन (B3N3H6) को उबलते क्लोरोबेंजीन में बोरॉन ट्राईक्लोराइड और अमोनियम क्लोराइड की अभिक्रिया से तैयार किया जाता है।
- अल्ट्राफॉस्फेट संघनित अकार्बनिक बहुलक हैं जिनमें अत्यधिक क्रॉस-लिंक्ड P-O-P नेटवर्क होते हैं।
- मोनोमेरिक सिलिकेट में सिलिकॉन की समन्वय संख्या 4 होती है, जो चतुष्फलकीय ज्यामिति अपनाती है।
- पॉलीफॉस्फाजीन P-N बंध के चारों ओर मरोड़ घूर्णन के लिए कम बाधा के कारण अत्यधिक निम्न-तापमान लचीलापन प्रदर्शित करते हैं।
- Confusing the structural role of (R3SiCl) as a chain extender instead of a chain terminator.
- Assuming borazine undergoes electrophilic aromatic substitution identically to benzene without considering bond polarity.
- Mistaking the Si-O-Si bond angle for 109.5°; it is actually much wider (140-180°) due to pπ-dπ interactions.
- Failing to account for the exact oxygen-to-silicon ratio when identifying sheet versus chain silicates.
- (R3SiCl) की संरचनात्मक भूमिका को श्रृंखला विस्तारक के बजाय श्रृंखला टर्मिनेटर के रूप में समझने में भ्रम।
- यह मान लेना कि बोराजीन बंध ध्रुवीयता पर विचार किए बिना बेंजीन के समान इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन देता है।
- Si-O-Si बंध कोण को 109.5° मानना; यह pπ-dπ अंतःक्रियाओं के कारण वास्तव में बहुत चौड़ा (140-180°) होता है।
- शीट बनाम श्रृंखला सिलिकेट की पहचान करते समय सटीक ऑक्सीजन-से-सिलिकॉन अनुपात का हिसाब न रखना।