Química del estado sólido orgánico (ing. - química del estado sólido orgánico ) - una sección de química del estado sólido , que estudia todo tipo de aspectos químicos y fisicoquímicos de los sólidos orgánicos (OTT), en particular, su síntesis , estructura , propiedades, reactividad , aplicación y otros [1] [2]
En una sección separada de la ciencia, la química del estado sólido (HOTT) se destacó después del trabajo de Kitaygorodsky A.I. , quien estableció los cristales orgánicos como un tipo relativamente independiente de cristales y formuló los principios básicos de las estructuras cristalinas orgánicas [3] .
En la actualidad, OTT incluye no solo cuerpos cristalinos, sino también amorfos, así como cualquier otro que tenga naturaleza orgánica y capacidad de conservar la forma. Estos son mono y policristales, cristales líquidos , polvos, incl. - nanoescala, polímeros y compuestos de bajo peso molecular, etc.
A diferencia de los sólidos inorgánicos , los sólidos orgánicos tienen, en promedio, baja estabilidad térmica, densidad, conductividad eléctrica, resistencia mecánica y resistencia al desgaste. El exceso de los valores promedio se observa solo en representantes individuales de la OTT, que siempre es objeto de estudios separados. Los ejemplos incluyen polímeros: teflón , que tiene una alta densidad > 2 g/cm³, resistencia química y a la temperatura hasta 300 C; Kevlar es un material a prueba de balas de alta resistencia.
La razón de las propiedades especiales de OTT es la alta prevalencia de enlaces químicos débiles (interatómico covalente e intermolecular cohesivo) en compuestos orgánicos . Esto, a su vez, se manifiesta en el fenómeno de alta reactividad de OTT a temperatura ambiente.
En ciertas clases de sustancias orgánicas, se realizan enlaces relativamente más fuertes (iónicos, donante-aceptor, elemento-carbono), lo que determina su separación en clases separadas de OTT, que se distinguen por una mayor conductividad (por ejemplo, sales), estabilidad térmica, resistencia mecánica, etc
Las reacciones OTT suelen incluir reacciones del tipo "sólido-sólido", que no van acompañadas de un cambio en el estado sólido inicial o final de las sustancias, así como reacciones del tipo "gas-sólido". Sin embargo, para asegurar el transporte de sustancias, es necesaria la formación de fases móviles intermedias (líquidas o gaseosas).
Los ejemplos de tales reacciones incluyen reacciones topoquímicas [4] en las que las fases móviles intermedias están ausentes o están representadas por las llamadas. " fluido bidimensional ". Estos incluyen reacciones fotoquímicas, reacciones de polimerización en fase sólida , isomerización , etc. De esta manera, se pueden obtener sustancias cristalinas únicas que tienen una similitud química cristalina con los reactivos de partida.
Otro ejemplo son las reacciones mecanoquímicas , en las que la interacción de las sustancias se produce en la superficie de los sólidos adyacentes, y el producto resultante se elimina por acción mecánica en dispositivos especiales (molinos, morteros), lo que conduce a una renovación periódica de la superficie activa y una respuesta completa.
Un ejemplo de reacciones OTT que forman fases intermedias líquidas y gaseosas es la síntesis orgánica autopropagante a alta temperatura . Estas fases, que desencadenan una reacción de ondas químicas, se forman mediante un impulso térmico local.
Los OTT tienen un uso cada vez mayor. El volumen principal de su uso es creado por polímeros sólidos , cuya producción se estima en millones de toneladas. Otros OTT se producen en cantidades significativamente más pequeñas.
Otras áreas de aplicación de OTT son medicamentos (polvos, tabletas), monitores de cristal líquido , dispositivos de registro de información, catalizadores ( ftalocianinas ), sensores químicos , etc.
Hace relativamente poco tiempo, se descubrieron las propiedades ópticas únicas de los OTT, lo que les permite ser ampliamente utilizados como dispositivos emisores de luz ( OLED ). La búsqueda de conductores orgánicos, semiconductores, superconductores e imanes se está realizando intensamente.