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. |