химический каталог




КАРБИДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

КАРБИДЫ (от латинского carbo - уголь), соединение углерода с металлами, а также с бором и кремнием. По типу химической связи КАРБИДЫ делят на ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Ионные КАРБИДЫ (см. табл. 1) образуют металлы I и II гр. (соответственно М2С2 и МС2), РЗЭ и актиноиды (МС, М2С3, МС2), а также Аl. В этих соединение атом С в зависимости от типа гибридизации (sp3, sp2 или sp) образует ионы С4- , (C=C4-, (С=С=С)4-, (C=C)2-. Ковалентные КАРБИДЫ (см. табл. 2) образуют В и Si; атом С в этих соединение находится в состоянии sp-, sp2- и sp3-гибридизации. Металлoподобные КАРБИДЫ образуют переходные металлы IV-VII гр., Со, Ni и Fe. В этих КАРБИДЫ связь металл-углерод ионно-ковалентная, причем атом С отрицательно заряжен, связь металл - металл чисто металлическая, атомы С между собой не связаны.

КАРБИДЫ щелочных металлов кристаллизуются в решетках типа графита, атомы металлов размещаются между углеродными слоями, построенными из гексагoн. сетоколо КАРБИДЫ щел.-зем. металлов кристаллизуются в гранецентрир. тетрагон. решетке типа СаС2, карбиды РЗЭ, монокарбиды актиноидов и переходных металлов в гранецентрир. кубической типа NaCl, сесквикарбиды актиноидов М2С3 в объемноцентрир. кубич. решетке типа Рu2С3. Ионные КАРБИДЫ щелочных металлов разлагаются при температуре около 800 °С, КАРБИДЫ щел.-зем. металлов в интервале 1800-2300°С, ковалентные КАРБИДЫ и металлоподобные разлагаются и плавятся при более высоких температурах. В периодической системе в пределах группы температуры плавления КАРБИДЫ возрастают с увеличением порядкового номера металла и обычно в 1,5-2 раза выше, чем температуры плавления соответствующих металлов. Это обусловлено высокой прочностью связи М - С. Металлоподобные КАРБИДЫ обладают металлич. проводимостью, для них характерен положит. температурный коэффициент r . Для сесквикарбидов величина r (достигает 500 мкОм * см) примерно на порядок выше, чем для дикарбидов и монокарбидов (20-50 мкОм * см). Дикарбиды РЗЭ также обладают металлич. свойствами. Карбиды В и Si, а также Be, Mg и Аl - полупроводники. Мех. свойства КАРБИДЫ зависят от прочности химической связи, степени ее ковалентности и межатомного расстояния. наиболее высокой твердостью обладают карбиды В, Si, Be, а также монокарбиды РЗЭ и переходных металлов; твердость последних уменьшается при переходе от КАРБИДЫ подгруппы IVа к КАРБИДЫ подгруппы VIa. Все КАРБИДЫ при комнатной температуре - хрупкие вещества, их пластич. деформация возможна в условиях всестороннего сжатия при очень высоких напряжениях. Ионные КАРБИДЫ разлагаются водой с образованием метана, ацетилена, метилацетилена или смеси углеводородов и гидроксида металла, например:

Аl4С3 + 12Н2О : 4Аl(ОН)3 + 3СН4;

Na2C2 + 2Н2О : 2NaOH + С2Н2;

Mg2C3 + 4Н2О : 2Mg(OH)2 + С3Н4.

Ковалентные и металлоподобные КАРБИДЫ не разлагаются водой и большинством минеральных кислот и щелочей. Получают КАРБИДЫ из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких температурах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются порошки с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате реакции выделяется большое количество тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аr или Не) образуются ультрадисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. Восстановлением оксидов металлов производят наиболее важные соединения - бора карбиды, кремния карбиды, а также вольфрама карбиды, титана карбид и др. КАРБИДЫ переходных металлов. Газофазным способом получают КАРБИДЫ из химический соединение, которые испаряются, разлагаются, а затем восстанавливаются и взаимодействие друг с другом, например:

2МСl + 2ССl4 + 5Н2 : 2МС + 10НСl.

Чаще всего этот синтез осуществляют в плазме, получая дисперсные порошки. По металлотермодинамически способу оксиды металлов восстанавливают металлами (Mg, Al или Са) в присутствии углерода, например:

МО + С + Мg : МС + МgО.

Особо чистые КАРБИДЫ, не содержащие кислорода и азота, синтезируют взаимодействие С и металла в расплаве др. металла или сплава, например TiC получают в сплаве Fe Ni. Из ионных КАРБИДЫ наиболее важен кальция карбид СаС2, из ковалентных В4С и SiC. Металлоподобные КАРБИДЫ упрочняют чугун и сталь [Fe3C, (Fe,Cr)3C, Fe2W2C, (Fe,Cr,Mo)23C6], они являются основой твердых вольфрама сплавов (WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) и др. твердых сплавов (TiC, VC, Сr3С2, ТаС), используемых для обработки металлов резанием. КАРБИДЫ применяют также как восстановители, раскислители и катализаторы, они входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов, в том числе керметов.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.02.2017)