Carbide: Formula, Application and Properties

De wereld kent een heleboel verschillende chemische verbindingen: de volgorde van de honderden miljoenen. En ze zijn allemaal, net als mensen, zijn individueel. Het is onmogelijk om twee stoffen die moeten de chemische en fysische eigenschappen van verschillende soorten vertegenwoordiging match te vinden.

Een van de meest interessante anorganische stoffen bestaande in het witte licht zijn carbiden. In dit artikel zullen we hun structuur, fysische en chemische eigenschappen te bespreken, het gebruik van een beetje en zie de subtiliteiten van hun ontvangst. Maar eerst een beetje over de geschiedenis van de ontdekking.

verhaal

metaalcarbiden de formule die we hieronder geven, niet natuurlijke verbindingen. Dit komt door het feit dat de moleculen de neiging te ontleden in contact met water. Daarom is het proberen waard om te praten over de eerste synthese van carbiden.

Vanaf 1849 zijn verwijzingen naar de bereiding van siliciumcarbide, echter sommige van deze pogingen niet worden opgenomen. Grootschalige productie begon in 1893, de Amerikaanse chemicus Edward Acheson methode die later werd naar hem vernoemd.

Geschiedenis calciumcarbide synthese is ook niet een heleboel verschillende informatie. In 1862 ontving hij de Duitse chemicus Fridrih Voler, verwarmen van het gesmolten zink en calcium kolen.

Laten we nu overgaan tot meer interessante onderwerpen: chemische en fysische eigenschappen. Het is in hen de essentie van het gebruik van deze klasse van stoffen ligt.

fysische eigenschappen

Absoluut alle carbiden onderscheiden zich door hun hardheid. Bijvoorbeeld, een van de vaste stoffen op de schaal van Mohs is wolfraamcarbide (9 van de 10 punten). Naast deze stoffen zijn zeer vuurvast: smelttemperatuur van een aantal van hen tweeduizend graden bereikt.

Meest carbiden chemisch inert en interactie met een klein aantal stoffen. Ze zijn niet oplosbaar in oplosmiddelen. Echter, kan de interactie worden overwogen door oplossen met water, de vernietiging van bindingen en de vorming van een metaalhydroxide en een koolwaterstof.

Over de laatste reactie, en vele andere interessante chemische reacties met carbiden zal in de volgende paragraaf worden besproken.

chemische eigenschappen

Vrijwel alle carbiden interageren met water. Sommige - eenvoudig en zonder verwarming (bijvoorbeeld, calciumcarbide), en een aantal (bijvoorbeeld Karbid Kremniya) - waterdamp bij verhitting tot 1800 graden. Reactiviteit hangt dus af van de aard van de communicatie in de mix, die we later zullen bespreken. Bij de reactie met water van verschillende koolwaterstoffen. Dit gebeurt omdat de waterstof in water, is verbonden met het koolstof in het carbide. Om te begrijpen wat er gebeurt koolwaterstof (zoals kan gebeuren als beperkend en onverzadigde verbinding), is het mogelijk, op basis van de valentie van de koolstof in het uitgangsmateriaal. Bijvoorbeeld, als we een calciumcarbide, waarvan de formule is CaC _2, zien we dat het de _C2 ^2- ionen. Derhalve is het mogelijk om twee waterstofionen betalende + bevestigen. Zo verkrijgt men de verbinding C ₂ H ₂ - acetyleen. Op dezelfde wijze uit een verbinding zoals aluminiumcarbide, waarvan de formule Al ₄ C _3, we _CH4. Waarom niet C ₃ H _12, vraagt u? Na de ion heeft een lading van 12. Het feit dat het maximum aantal waterstofatomen wordt bepaald door de formule 2n + 2 waarbij n - aantal koolstofatomen. Derhalve kan slechts een verbinding met de formule C ₃ H ₈ (propaan) als het ion met lading 12 omvat drie ion betalende 4, die wanneer samengevoegd met protonen methaan molecuul.

Interessant zijn carbiden oxidatiereactie. Zij kunnen voorkomen als het mengsel bij sterke oxidatiemiddelen en in de gewone branden in de zuurstofatmosfeer. Als alles duidelijk is met zuurstof: verkregen twee okisda, dan met andere oxidanten interessant. Alles hangt af van de aard van het metaal dat het carbide, alsmede de aard van het oxidatiemiddel. Bijvoorbeeld Karbid Kremniya, waarvan de formule SiC door reactie met een mengsel van salpeterzuur en fluorwaterstofzuur, vormt waterstofhexafluorosilicaat met kooldioxide. En tijdens dezelfde reactie maar met slechts één salpeterzuur, verkrijgt men een siliciumoxide en kooldioxide. Door oxidatiemiddelen zijn halogenen en chalcogenen. Zij reageerden alle carbide, reactieformule afhankelijk van zijn structuur.

metaalcarbiden formule die wij onderzocht - niet alleen vertegenwoordigers van deze klasse van verbindingen. Nu nemen we een kijkje op elk van industrieel belangrijke verbindingen van deze klasse en dan praten over de toepassing ervan in ons leven.

Wat zijn de carbiden?

Het blijkt, hardmetaal, waarvan de formule is bijvoorbeeld CaC _2, verschilt aanzienlijk in structuur van SiC. En het belangrijkste verschil is de aard van de bindingen tussen de atomen. In het eerste geval hebben we te maken met een zout-achtige carbide. Deze klasse van verbindingen wordt zo genoemd omdat het in feite gedraagt zich als een zout daarvan, die in staat is dissociëren in ionen. Deze ionische binding zeer zwak, en dat maakt het gemakkelijk om de hydrolysereactie en de omzetting van vele anderen, waaronder de interactie tussen de ionen geleiden.

Andere, misschien nog belangrijker views industriële covalente carbiden carbiden: zoals bijvoorbeeld SiC of WC. Zij worden gekenmerkt door een hoge dichtheid en sterkte. En ook inert en ongevoelig voor chemicaliën te verdunnen.

Er zijn ook metal-achtige carbiden. In plaats daarvan kunnen ze worden beschouwd als legeringen van metalen met koolstof. Hiervan kunnen worden geïdentificeerd, bijvoorbeeld cementiet (ijzercarbide, waarvan de formule kan verschillend zijn, maar bij benadering gemiddelde: Fe ₃ C), of ijzer. Ze hebben een chemische activiteit tussenproduct in graden tussen ionogene en covalente carbiden.

Elk van deze sub-soorten die we hebben het over een klasse van chemische verbindingen heeft de praktische toepassing ervan. Voor informatie over hoe en waar elk van hen te gebruiken, zullen we bespreken in de volgende paragraaf.

Praktische toepassing van carbiden

Zoals we hebben besproken covalente carbiden het grootste aantal praktische toepassingen. Deze schurende of snijdende materialen en composietmaterialen gebruikt in verschillende gebieden (bijvoorbeeld als een van de materialen waaruit het kogelvrije), en onderdelen en elektronische instrumenten, verwarmingselementen en kernenergie. En dit is niet een volledige lijst van toepassingen van deze superhard carbide.

De smalste applicatie zoutvormende carbiden. Hun reactie met water wordt gebruikt als laboratorium werkwijze voor het verkrijgen van koolwaterstoffen. Dat, als het gebeurt, hebben we al hierboven besproken.

Naast covalente metaal-carbiden brede toepassing in de industrie. Zoals gezegd, dit soort metaal- contact van de onderhavige verbindingen staal, ijzer en andere metalen verbindingen met koolstofdeeltjes. Kenmerkend is het metaal in dergelijke stoffen betrekking tot de klasse van d-metalen. Daarom neigt het covalente bindingen niet, als het ware, ingebracht in de metaalstructuur.

Naar onze mening praktische toepassingen in de bovengenoemde verbindingen is meer dan voldoende. Laten we nu kijken naar de werkwijze voor hun bereiding.

Getting carbiden

De eerste twee soorten carbiden waarvan wij beschouwd, namelijk covalente en zoutachtige bereid hoogste een eenvoudige manier: door reactie van oxide van het element en cokes bij hoge temperaturen. In dit deel van de cokes wordt uit koolstofatoom verbonden met een element bestaande uit oxide, carbide en vormen. Een ander deel van de "pakt" zuurstof en vormt koolmonoxide. Een dergelijke werkwijze is zeer energieverbruik, omdat het vereist het handhaven van een hoge temperatuur (in de orde van 1600-2500 °) in de reactiezone.

Voor sommige typen verbindingen het gebruik van alternatieve reacties. Bijvoorbeeld, de ontleding van een verbinding die uiteindelijk geeft carbide. De formule van de reactie hangt af van de bepaalde verbinding, zodat bespreken we niet.

Alvorens af te sluiten ons artikel, zullen we een aantal interessante carbiden te bespreken en er over te praten in detail.

interessante verbindingen

natrium carbide. De formule van de verbinding _{C2 Na2.} Dit kan meer als acetylide worden weergegeven (d.w.z. het product van substitutie van waterstofatomen in het acetyleen natriumsulfaat bevat) in plaats van carbide. De chemische formule niet volledig overeen met deze subtiliteiten, dus ze moeten kijken naar de structuur. Dit is een zeer actieve stof en eventuele contact met het water actief ermee werkt acetyleen en basen vormen.

magnesium- carbide. Formule: MGC _2. Een interessante manier voor het verkrijgen van een voldoende actieve verbinding. Eén daarvan omvat het sinteren van magnesiumfluoride met calciumcarbide bij hoge temperatuur. Dit resulteert in twee producten: calcium fluoride, en u wilt dat wij carbide. De formule van deze reactie is heel simpel, en je kunt als je wilt om het te lezen in de gespecialiseerde literatuur.

Als u niet zeker bent van het nut van het materiaal in het artikel, dan is de volgende sectie is voor jou.

Hoe kan dit nuttig zijn in het leven?

Nou, ten eerste, de kennis van chemische verbindingen kan nooit overbodig zijn. Altijd beter bewapend kennis dan blijven zonder. Ten tweede, hoe meer je weet van het bestaan van bepaalde verbindingen, des te beter de mechanismen van hun vorming en de wetten die hen in staat stellen te bestaan begrijpen.

Voordat u naar het einde, zou ik graag wat advies te geven op de studie van dit materiaal.

Hoe om het te leren?

Heel simpel. Het is gewoon een deel van de chemie. En leer volgt de leerboeken van de chemie. Begin met de school informatie en ga naar de meer geavanceerde, van de universiteit leerboeken en handboeken.

conclusie

Dit thema is niet zo eenvoudig en saai als het lijkt op het eerste gezicht. Chemische stoffen kunnen altijd een interessant, als je het een doel te vinden.