Carbide: Formula, Applikaasje en Eigenskippen

De wrâld wit in soad ferskate gemyske ferbinings: de folchoarder fan hûnderten miljoenen. En se binne allegear, lykas minsken, binne yndividuele. It is ûnmooglik om te finen twa stoffen dy't te oerienkomt mei de gemyske en fysike eigenskippen fan de ferskillende soarten fan fertsjintwurdiging.

Ien fan de meast nijsgjirrige anorganyske stoffen besteande yn it wite ljocht binne carbides. Yn dit artikel, wy sille beprate harren struktuer, fysyk en gemyske eigenskippen, it brûken fan in bytsje en sjoch de subtile fan harren ûntfangst. Mar earst, in bytsje oer de skiednis fan 'e ûntdekking.

ferhaal

metalen carbides fan 'e formule dy't wy jouwe hjirûnder, binne net natuerlike ferbiningen. Dat komt troch it feit dat harren molekulen oanstriid te decompose yn kontakt mei wetter. Dêrom is it de muoite wurdich besykje te praten oer it earste synteze fan carbides.

Starting út 1849 binne der ferwizingen nei de synteze fan silisium carbid, lykwols, guon fan dy writen bliuwe Net werkende. Grutskalige produksje begûn yn 1893, it Amerikaanske gemikus Edward Acheson metoade dat waard letter nei him neamd.

Skiednis kalsiumkarbide synteze is ek net in soad oare ynformaasje. Yn 1862 krige hy de Dútse gemikus Fridrih voler, ferwaarming de fergroeid sink en calcium mei stienkoal.

No litte wy fierder nei mear nijsgjirrige ûnderwerpen: gemyske en fysike eigenskippen. It is yn harren leit it wêzen fan it brûken fan dizze klasse fan stoffen.

fysike eigenskippen

Absolút alle carbides har ûnderskiede troch har hurdens. Bygelyks, ien fan 'e fêste stoffen op de Mohs skaal is wolfraam carbid (9 fan de 10 mooglike punten). Neist dizze stoffen binne hiel stege: ranen temperatuer fan guon fan harren berikt twa tûzen graden.

De measte carbides Kanuunat inerte en ynteraksje mei in lyts oantal stoffen. Se binne net oplosber yn alle solvents. Lykwols, de ynteraksje kin beskôge wurde troch it opheffen mei wetter, de ferneatiging fan obligaasjes en de foarming fan in metaal hydroxide en in hydrocarbon.

Oer dat lêste reaksje, en in protte oare ynteressante gemyske reaksjes wêrby't carbides sille wurde besprutsen yn de folgjende paragraaf.

gemyske eigenskippen

Hast alle carbides ynteraksje mei wetter. Guon - maklik en sûnder ferwaarming (bygelyks, kalsiumkarbide), en guon (bgl, Karbid Kremniya) - wetterdamp doe't ferwaarme oant 1800 graden. Reaktiviteit dus ôfhinklik fan de aard fan kommunikaasje yn de mix, dat wy sille beprate letter. Yn de reaksje mei wetter te produsearjen ferskillende koalwetterstoffen. Dat bart omdat de hydrogen opnommen yn wetter, is ferbûn mei de koalstof yn de carbid. Te begripen wat bart hydrocarbon (sa kin barre as it beheinende, en unsaturated COMPOUND), is it mooglik, basearre op de Valence fan de koalstof opnommen yn de begjinne materiaal. Bygelyks, as wy hawwe in kalsiumkarbide, waans formule is CAC _2, wy sjogge dat it befettet de C ₂ ^2- ion. Dêrom, is it mooglik om te attach twa hydrogen ion mei lading +. Sa, wy krije de gearsetting C ₂ H ₂ - Azetylen. Yn 'e selde wize út in ferbining lykas aluminium carbid, waans formule Al ₄ C _3, wy ch _4. Wêrom net C ₃ H _12, jo freegje? Nei de ion hat in lading fan 12. It feit dat it maksimum oantal fan wetterstof atomen wurdt bepaald troch de formule 2n + 2 dêr't n - tal koalstofatomen. Dêrfandinne, mar in ferbining fan 'e formule C ₃ H ₈ (propaan) kinne bestean as de ion mei lading 12 falt yn trije ion mei lading 4, dy't produsearje, doe't kombinearre mei protoanen metaan molecule.

Nijsgjirrich binne carbides oksidaasjereaksje. Se kin him foardwaan as de mixtures as bleatsteld oan sterke oxidizing aginten, en yn 'e gewoane brân yn de soerstof sfear. As alles is dúdlik mei soerstof: verkregen twa okisda, dan mei oare oxydanten ynteressant. Alle hinget ôf fan de aard fan de metalen constituting de carbid, likegoed as op de aard fan de oxidant. Bygelyks, Karbid Kremniya, waans formule SIC, troch reacting mei in mingsel fan nitric en hydrofluoric soeren, foarmet hexafluorosilicic acid mei koaldiokside. En yn deselde reaksje mar mei mar ien fan nitric acid, wy krije in silisium okside en koalstofdiokside. Troch oxidizing aginten ek halogens en chalcogens. Se reagearre eltse carbid, reaksje formule hinget ôf fan syn struktuer.

metalen carbides formule dêr't wy ûndersocht - net allinne fertsjintwurdigers fan dizze klasse fan ferbinings. No wy nimme in better ynsicht by elk fan yndustrieel wichtige ferbiningen fan dit klasse en dan prate oer it tapassen dêrfan yn ús libben.

Wat binne de carbides?

It docht bliken, carbid, waans formule is, bygelyks, CAC _2, ferskilt gâns yn struktuer út SIC. En it ferskil sit benammen yn de aard fan de bannen tusken de atomen. Yn it earste gefal binne wy te krijen mei in salt-like carbid. Dy klasse fan ferbinings wurdt neamd sa om't it eins gedraacht as in sâlt dêrfan, dat by steat is dissociating yn ioanen. Dit ioanyske bining is hiel swak, en dat makket dat it maklik te fiert it hydrolyse reaksje en de ombou fan in protte oaren, wêrûnder de ynteraksje tusken de ioanen.

In oar, faaks wichtiger yndustrieel views covalent carbides binne carbides: lykas, bygelyks, SIC of WC. Se wurde karakterisearre troch hege tichtheid en sterkte. En ek inerte en stege te verwässern chemicaliën.

Der binne ek metal-like carbides. Leaver, se kinne beskôge wurde as alloys fan metalen mei koalstof. Under dizze kin wurde identifisearre, bygelyks, cementite (izer carbid, waans formule kin wêze oars, mar it is sawat de gemiddelde: Fe ₃ C), of izer. Se hawwe in gemysk aktiviteit tuskenlizzende in diploma tusken ioanyske en covalent carbides.

Elts fan dizze sub-soarten wy de diskusje oer in klasse fan gemyske ferbinings hat syn praktyske tapassing. Foar ynformaasje oer hoe't en wêr't te brûken elk fan harren, wy sille beprate yn de folgjende paragraaf.

Praktyske tapassing fan carbides

As wy hawwe besprutsen, covalent carbides hawwe de grutste oanbod oan praktyske tapassings. Dit abrasive of knippen materialen, en gearstalde materialen brûkt yn ferskate fjilden (bygelyks, as ien fan 'e materialen bestiet út de lichem harnas), en auto dielen, en elektroanyske ynstruminten, en ferwaarming eleminten, en nukleêre enerzjy. En dit is net in folsleine list fan applikaasjes fan dy superhard carbid.

It smelste applikaasje hawwe salt-foarmje carbides. Har reaksje mei wetter wurdt brûkt as in laboratoarium metoade foar it heljen fan koalwetterstoffen. Dat, lykas it bart, wy hawwe al bepraat hjirboppe.

Tegearre mei covalent metal-carbides hawwe brede tapassing yn yndustry. Lykas sein, dit soarte fan metaal-kontakt fan it ûnderwerp ferbiningen binne fan stiel, izer en oare metalen ferbiningen mei koalstof inclusions. Typysk, de metaal yn sokke stoffen ferhâldt ta de klasse fan 'e d-metalen. Dat is wêrom't it oanstriid om te foarmjen covalent biningen dogge it net, it sa te sizzen, yntrodusearre yn de metaal struktuer.

Yn ús fisy, praktyske tapassings yn de boppesteande ferbiningen is mear as genôch. No lit sjoch nei it proses foar harren tarieding.

getting carbides

De earste twa soarten carbides dêr't wy beskôge, nammentlik covalent en saltlike taret meast ien ienfâldige manier: troch reacting okside fan it elemint en coke by hege temperatueren. Yn dit part fan de coke, gearstald út koalstof atoom ferbûn is mei in elemint gearstald út okside, carbid en formulieren. In oar part fan de "pakt" de soerstof en foarmet koalmonokside. Sa'n proses is tige enerzjy konsumpsje, om't it fereasket it hanthavenjen fan in hege temperatuer (fan 'e folchoarder fan 1600-2500 graden) yn' e reaksje sône.

Foar guon soarten ferbinings mei help fan alternative reaksjes. Bygelyks, it ûntleden fan in ferbining dy't úteinlik jout carbid. De formule fan de reaksje hinget ôf fan de bysûndere COMPOUND, dus beprate dat wy sille it net.

Foardat it sluten fan ús artikel, wy sille beprate wat nijsgjirrige carbides en praten dêroer yn detail.

interesting ferbiningen

sodium carbid. De formule fan de gearsetting C ₂ Na _2. Dat kin wurde fertsjintwurdige mear as acetylide (i.e. it produkt fan substitúsje wetterstof atomen yn de acetylene oer natrium atomen) ynstee fan carbid. It gemyske formule net folslein oerien mei dy subtile, dus se moatte om te sjen nei de struktuer. Dit is in tige aktive stof en foar elts kontakt mei it wetter is aktyf interacts mei te foarmjen Azetylen en alkalis.

magnesium carbid. Formule: MgC _2. In nijsgjirrige wize fan it beheljen fan in foldwaande aktyf COMPOUND. Ien fan harren giet om de sintering fan magnesium fluoride mei kalsiumkarbide by hege temperatuer. Dit resultearret yn twa produkten: calcium fluoride, en jo wolle ús ta carbid. De formule fan dizze reaksje is hiel simpel, en kinne jo as jo wolle lêze it yn de spesjalisearre literatuer.

As jo net wis binne fan de brûkberens fan it materiaal opnommen yn it artikel, dan de folgjende paragraaf is foar jimme.

Hoe kin dit wêze handich yn it libben?

No, foarste plak, kennis fan gemyske ferbinings kinne nea wêze oerstallich. Altyd better te wêzen wapene kennis dan bliuwe sûnder it. Twad, de mear jo witte oer it bestean fan bepaalde ferbiningen, wat better te begripen de meganismen fan harren formaasje en de wetten dy't tastean se te bestean.

Foardat jo gean nei de ein, ik soe graach jaan wat advys oan de stúdzje fan dit materiaal.

Hoe te learen it?

Hiel simpel. It is mar in part fan de skiekunde. En leare it folget de stúdzjeboeken fan skiekunde. Begjinne mei skoalle ynformaasje en ryd nei de mear avansearre, út universiteit tekstboeken en hantliedingen.

konklúzje

Dit tema is net sa ienfâldich en saai as it liket op it earste eachopslach. Chemicals kin altyd wêze in nijsgjirrich, as jo fine dat it in doel.