Carbide: Vzorec, aplikácie a vlastnosti

Svet pozná veľa rôznych chemických látok: rádovo stovky miliónov. A oni sú všetci, rovnako ako ľudia, sú individuálne. Je nemožné nájsť dve látky, ktoré majú zodpovedať chemické a fyzikálne vlastnosti rôznych druhov reprezentácie.

Jedným z najzaujímavejších anorganických látok, ktoré existujú v bielom svetle sú karbidy. V tomto článku sa budeme diskutovať o ich štruktúru, fyzikálne a chemické vlastnosti, použitie bitu a vidieť jemnosti ich obdržania. Ale najprv niečo o histórii objavu.

príbeh

karbidy kovov všeobecného vzorca ktoré dávajú nižšie, nie sú prírodné zlúčeniny. To je spôsobené tým, že ich molekuly majú tendenciu sa rozkladať pri kontakte s vodou. Preto stojí za to hovoriť o prvej syntézy karbidov.

Počnúc od roku 1849 sú odkazy na syntézy karbidu kremíka, avšak niektoré z týchto pokusov zostáva nerozpoznané. veľkovýroba začala v roku 1893, americký chemik metódu Edward Acheson, ktorý bol neskôr pomenovaný po ňom.

syntéza karbidu vápnika histórie tiež nie je veľa rôznych informácií. V roku 1862 získal nemecký chemik Fridrih Volere, ohrievanie taveného zinku a vápnika s uhlím.

Teraz poďme sa presunúť na ďalšie zaujímavé témy: chemické a fyzikálne vlastnosti. Je v nich spočíva podstata využitia tejto triedy látok.

fyzikálne vlastnosti

Absolútne všetky karbidy sa vyznačujú tvrdosťou. Napríklad, jeden z pevných látok na Mohsovej stupnice je karbid volfrámu (9 z 10 možných bodov). Popri týchto látok sú veľmi žiaruvzdorné: teplota tavenia niektorých z nich dosiahne dve tisíc stupňov.

Väčšina karbidy chemicky inertný a pracovať s malým počtom látok. Nie sú rozpustné v akýchkoľvek rozpúšťadiel. Avšak interakcia môže byť považovaná, že sa rozpustí vo vode, zničenie väzieb a vytvorenie hydroxidu kovu a uhľovodíka.

O poslednej uvedenej reakcie, a mnoho ďalších zaujímavých chemických reakcií zahŕňajúcich karbid budú diskutované v nasledujúcej časti.

chemické vlastnosti

Takmer všetky karbidy styku s vodou. Niektoré - ľahko a bez zahrievania (napríklad karbid vápnika), a niektoré (napr Karbid Kremniya) - vodnej pary pri zahriatí na 1800 stupňov. Reaktivita teda závisí od charakteru komunikácie v zmesi, ktoré budeme diskutovať neskôr. Pri reakcii s vodou za vzniku rôznych uhľovodíkov. K tomu dochádza preto, že vodík obsiahnutý vo vode, je pripojená k uhlíku v karbidu. Pochopiť, čo sa stane, uhľovodík (ako sa môže stať, ako obmedzujúce, a nenasýtené zlúčeniny), je možné, na základe mocnosťou uhlíka obsiahnutého vo východiskovom materiáli. Napríklad, ak máme karbidu vápenatého, ktorého vzorec je CaC _2, vidíme, že obsahuje ^_C2-2- ion. Z tohto dôvodu, je možné pripojiť dva ión vodíka s náboja +. Preto sme sa získa zlúčenina C ₂ H ₂ - acetylén. Rovnakým spôsobom zo zlúčeniny, ako je karbid hliníka, ktorého vzorec Al ₄ C _{3 sme CH4.} Prečo nie C ₃ H _12, pýtate sa? Po ión má náboj 12. Skutočnosť, že maximálny počet atómov vodíka je daná vzorcom 2n + 2, pričom n - počet atómov uhlíka. Teda len zlúčenina vzorca C ₃ H ₈ (propán) môžu existovať ako ión s nábojom 12 sa delí na tri ióny s nábojom 4, ktoré pri kombinácii s molekulou protóny metánu.

Zaujímavé sú karbidy oxidačné reakcie. Môžu sa vyskytovať ako zmesi, pokiaľ sú vystavené silných oxidačných činidiel, a v bežnom spaľovanie v kyslíkovej atmosfére. Ak je všetko jasné, s kyslíkom: získať dva okisda, potom s inými oxidanty zaujímavé. Všetko závisí od druhu používaného kovu tvoriaceho karbid, ako aj od povahy oxidačného činidla. Napríklad, Karbid Kremniya, ktorého vzorec SiC, že sa nechá reagovať so zmesou kyseliny dusičnej a kyseliny fluorovodíkovej, tvorí kyselina hexafluorokremičitá s oxidom uhličitým. A počas tejto reakcie, ale iba s jedným z kyseliny dusičnej, získame oxidu kremičitého a oxidu uhličitého. Oxidáciou činidlá tiež zahŕňajú halogény a chalkogény. Reagovali žiadny karbid, reakcia vzorec závisí na jeho konštrukcii.

karbidy kovov vzorca, ktorý sme sa zaoberali - nielen zástupcovia tejto triedy zlúčenín. Teraz sme sa bližšie pozrieť na každú z priemyselne dôležitých látok z tejto skupiny a potom hovoriť o ich uplatnenie v našich životoch.

Aké sú karbidy?

Ukazuje sa, karbid, ktorého vzorec je, napríklad, CaC _2, sa významne líšia v štruktúre od SiC. A rozdiel je predovšetkým v povahe väzieb medzi atómami. V prvom prípade máme do činenia s karbidu soľou a podobne. Táto trieda zlúčenín je pomenovaný tak preto, že v skutočnosti sa správa ako soľ, ktorá je schopná disociovať na ióny. Táto iónová väzba je veľmi slabá, a že uľahčuje vykonávanie hydrolýzy a konverziu mnohých ďalších, vrátane interakcie medzi iónmi.

Ďalším, možno ešte dôležitejšie priemyselne prehliadky kovalentnej karbidy sú karbidy: ako je napríklad karbidu kremíka alebo WC. Vyznačujú sa vysokou hustotou a pevnosťou. A tiež inertný a nereagujú na zriedenú chemikálií.

Existujú tiež kovy ako karbidy. Skôr môžu byť považované za zliatiny kovov s uhlíkom. Medzi týmito môžu byť identifikované, napríklad, (karbid železa, ktorého vzorec môže byť rôzne, ale to je približne priemer: Fe ₃ C) cementitu, alebo železo. Majú chemickú aktivitu medziprodukt v stupňoch medzi iónových a kovalentných karbidov.

Každý z týchto čiastkových druhov diskutujeme triedu chemických zlúčenín má praktické uplatnenie. Informácie o tom, ako a kedy používať každý z nich budeme diskutovať v ďalšej časti.

Praktická aplikácia karbidov

Ako sme už diskutovali, kovalentnej karbidy majú najväčšiu škálu praktických aplikácií. Tieto brúsne alebo rezných materiálov a kompozitné materiály používané v rôznych oblastiach (napr., Ako jeden z materiálov zahŕňajúcich brnenie), a automobilových dielov, a elektronické prístroje a vykurovacích telies, a jadrovej energie. A to nie je úplný zoznam aplikácií týchto Veľmi tvrdé karbidu.

Najužšia aplikácie majú karbidmi tvoriaci soľ. Ich reakcia s vodou sa používa ako laboratórne metódy pre získavanie uhľovodíkov. Že, ako sa to stane, sme spomenuli vyššie.

Spolu s kovalentná kovov-karbidy majú široké uplatnenie v priemysle. Ako už bolo povedané, tento druh kovov kontakte zlúčenín podľa predkladaného vynálezu, sú z ocele, železa a ďalších kovových zlúčenín uhlíka inklúzií. Typicky sa kov v týchto látok sa vzťahuje na skupiny d-kovu. To je dôvod, prečo má tendenciu tvoriť kovalentné väzby nie, ako to bolo, zavádza do kovovej konštrukcie.

Podľa nášho názoru, praktické aplikácie vo vyššie uvedených zlúčenín je viac než dosť. Teraz sa pozrime na spôsobe ich prípravy.

získanie karbidy

Prvé dva typy karbidov, ktoré sme uvažovali, a to kovalentné a saltlike pripravených najviac jeden jednoduchý spôsob: reakciou oxidu prvku a koks pri vysokých teplotách. V tejto časti koksu, ktorý sa skladá z atómu uhlíka je spojený s prvkom tvoreným oxid, karbid a formy. Ďalšou súčasťou "zdvihne" kyslíka a vytvára oxid uhoľnatý. Takýto postup je veľmi spotreba energie, pretože vyžaduje zachovaní vysokej teploty (v poriadku 1600-2500 stupňov) v reakčnej zóne.

U niektorých typov zlúčenín za použitia alternatívne reakcie. Napríklad rozklad zlúčeniny, ktorá v konečnom dôsledku dáva karbidu. Vzorec reakcie závisí od konkrétnej použitej zlúčenine, takže diskutovať nebudeme.

Pred uzavretím náš článok, budeme diskutovať niektoré zaujímavé karbidy a hovoriť o nich v detaile.

zaujímavými zlúčeninami

karbid sodného. Vzorec zlúčeniny _C2 Na _2. To môže byť reprezentovaný ako viac Acetylid (tj. Produkt substitúcie atómu vodíka v acetylénu cez atómy sodíka) skôr než karbidu. Chemický vzorec plne neodráža tieto nuansy, takže je potrebné sa pozrieť na štruktúru. To je veľmi účinná látka a pre akéhokoľvek kontaktu s vodou, je aktívne ovplyvňuje sa s ním za vzniku acetylénu a zásady.

karbid horúčkovitý. Vzorec: MGC _2. Zaujímavý spôsob získania dostatočne aktívny zlúčeninu. Jeden z nich zahŕňa spekanie fluoridu horečnatého s karbidu vápnika pri vysokej teplote. To má za následok dvoch produktov: fluorid vápenatý, a vy nás chcete karbidu. Vzorec tejto reakcie je pomerne jednoduché, a môžete, ak chcete, aby ju čítal v odbornej literatúre.

Ak si nie ste istí, o užitočnosti látky obsiahnuté v tomto článku, potom ďalšie sekcia je pre vás.

Ako to môže byť užitočné v živote?

Tak za prvé, znalosť chemických zlúčenín nemôže byť nikdy zbytočné. Vždy je lepšie byť ozbrojený znalosti než zostať bez nej. Po druhé, čím viac budete vedieť o existencii určitých látok, aby lepšie pochopiť mechanizmy ich vzniku a zákony, ktoré im umožnia existovať.

Než vyrazíte do konca, chcel by som poradiť na štúdium tohto materiálu.

Ako sa to naučiť?

Veľmi jednoduché. To je len časť chémie. A učiť sa z toho vyplýva, učebnice chémie. Začať s informáciami školského a prejsť na vyzretejšie, z vysokoškolských učebníc a príručiek.

záver

Táto téma nie je tak jednoduché a nudné, ako sa zdá na prvý pohľad. Chemikálie môžu byť vždy zaujímavé, ak si to zmysel nájsť.