Carbide: Formula, uporaba in lastnosti

Svet pozna veliko različnih kemičnih spojin: Vrstni red sto milijonov. In oni so vsi, kot ljudje, so individualne. To je nemogoče, da bi našli dve snovi, ki imajo, da se ujemajo kemične in fizikalne lastnosti različnih vrst zastopanja.

Ena izmed najbolj zanimivih anorganskih snovi, ki obstajajo v beli svetlobi so karbidi. V tem članku bomo razpravljali o strukturi, fizikalne in kemijske lastnosti, uporabo nekaj in si oglejte razlik njihovega prejema. Ampak najprej, malo o zgodovini odkritja.

zgodba

kovinskih karbidov s formulo ki jo podajamo, niso naravne spojine. To je posledica dejstva, da njihove molekule ponavadi razpadejo v stiku z vodo. Zato je vredno poskusiti govoriti o prvem sintezo karbidov.

Od leta 1849 pa so sklicevanja na sintezo silicijevega karbida, vendar pa nekatere od teh poskusov ostane neprepoznana. Obsežna proizvodnja se je začela leta 1893, je ameriški kemik Edward Acheson metodo, ki je bila kasneje poimenovali po njem.

Zgodovina sinteza kalcijevega karbida, prav tako ni veliko različnih informacij. Leta 1862 je prejel nemški kemik Fridrik Voler, segrevanje kondenziran cink in kalcij s premogom.

Zdaj gremo na bolj zanimivih temah: kemijske in fizikalne lastnosti. To je v njih leži bistvo uporabe tem razredu snovi.

fizikalne lastnosti

Absolutno so vsi karbidi odlikuje po svoji trdoti. Na primer, eden izmed trdne snovi na Mohsovi lestvici je volframov karbid (9 od 10 možnih točk). Poleg teh snovi so zelo neodzivna: taljenje temperaturo nekateri izmed njih doseže dva tisoč stopinj.

Večina karbidi kemično inerten in interakcijo z majhnim številom snovi. Niso topen v vseh topil. Vendar je interakcija šteje z raztapljanjem z vodo, uničenje vezi in tvorbo kovinskega hidroksida in ogljikovodika.

O slednjem reakcijo, in še veliko drugih zanimivih kemijskih reakcij, ki vključujejo karbidov bo obravnavano v naslednjem poglavju.

kemijske lastnosti

Skoraj vsi karbidi interakcijo z vodo. Vsaka - enostavno in brez ogrevanja (na primer kalcijev karbid), in nekateri (npr Karbid Kremniya) - vodna para pri segrevanju na 1800 stopinj. Reaktivnost tako odvisna od narave komunikacije v mešanici, ki jih bomo razpravljali kasneje. Pri reakciji z vodo, da dobimo različne ogljikovodike. Vzrok vodik iz vode, ki je priključen na ogljiku v karbida. Da bi razumeli, kaj se zgodi, ogljikovodik (kot se lahko zgodi kot omejevanje in nenasičene spojine), je možno, na podlagi valenci ogljika, ki ga vsebuje začetni material. Na primer, če imamo kalcijevega karbida, katerega formula je CAC _2, vidimo, da vsebuje _C2 ^2- ion. Zato je mogoče namestiti dva vodikov ion s naboja +. Tako dobimo spojino C ₂ h ₂ - acetilen. Na enak način iz spojine, kot je aluminijev karbid, S formulo Al ₄ C _3, smo CH _4. Zakaj ne C ₃ H _12, vas vprašam? Po ion ima naboj 12. Dejstvo, da je največje število vodikovih atomov določi s formulo 2n + 2, kjer je n - število ogljikovih atomov. Zato lahko le spojina s formulo C ₃ H ₈ (propan) obstajajo kot iona s polnilnih 12 deli na tri iona s zadolžen 4, ki proizvedejo, kadar je združeno s protoni metan molekulo.

Zanimive so karbidi oksidacijska reakcija. Lahko se pojavijo kot zmesi, kadar je izpostavljen močnimi oksidanti, in v običajnem kurjenje v kisikovi atmosferi. Če je vse jasno s kisikom: dobimo dva okisda, nato pa z drugimi oksidanti zanimive. Vse je odvisno od vrste kovine, ki tvori karbid, pa tudi o naravi oksidanta. Na primer, Karbid Kremniya, katerih formule SiC, z reakcijo z mešanico dušikove in fluorovodikove kisline, tvori heksafluorosilicij z ogljikovim dioksidom. In v istem reakcijo, vendar z le eno od dušikove kisline, dobimo s silicijevim oksidom in ogljikov dioksid. Z oksidanti tudi halogene in halkogen. Ti reagiramo vsako karbida, reakcija formule odvisna od njene strukture.

kovinske karbide formule, ki smo pregledali - ne le predstavniki tega razreda spojin. Zdaj smo si pobliže ogledali vsako industrijsko pomembnih spojin tega razreda, nato pa govori o svoji vlogi v našem življenju.

Kakšne so karbidi?

Izkazalo se je, karbida, katerega formula je, na primer, CAC _2, bistveno razlikuje po strukturi iz SiC. In razlika je predvsem v naravo vezi med atomi. V prvem primeru imamo opravka s soljo, kot karbida. Ta razred spojin se imenuje zato, ker je dejansko obnaša kot sol, ki je sposobna razkrajanja v ionov. Ta ionska vez je zelo šibka in da omogoča preprosto izvedbo reakcije hidrolize in pretvorbo mnogih drugih, vključno z interakcijo med ionov.

Druga, morda še bolj pomembno industrijsko ogledov kovalentne karbidov so karbidi: kot so, na primer, SiC ali WC. Zanje je značilno visoko gostoto in trdnost. In tudi inertni in odporen na razredčene kemikalije.

Obstajajo tudi kovine, kot karbidi. Nasprotno, se lahko šteje kot zlitine kovin z ogljikom. Med jih je mogoče identificirati, npr cementit (železov karbid, katerih formule so lahko različni, vendar je približno povprečna Fe ₃ C), ali železa. Imajo kemično aktivnost intermediat v obsegu med ionske in kovalentne karbidov.

Vsaka od teh podvrst razpravljamo razred kemičnih spojin ima praktično uporabo. Za informacije o tem, kako in kje uporabo vsakega od njih, bomo razpravljali v naslednjem poglavju.

Praktična uporaba karbida

Kot smo razpravljali, kovalentne karbidi imajo največjo paleto praktičnih aplikacijah. To abrazivna ali rezanje materialov in kompozitnih materialov, ki se uporabljajo v različnih področjih (npr kot enega izmed materialov, ki obsegajo jopiče) in avtomobilskih delov, in elektronski instrumenti in grelnih elementov in jedrske energije. In to ni popoln seznam aplikacij teh Superhard karbida.

Najožji aplikacija karbidov, ki tvori sol. Njihova reakcija z vodo se uporablja kot laboratorijsko metodo za pridobivanje ogljikovodikov. Tako, kot se to zgodi, smo že razpravljali zgoraj.

Skupaj s kovalentno imajo kovinski-karbidi široko uporabo v industriji. Kot smo že omenili, se ta vrsta kovinsko stika predloženih spojin so iz jekla, železa in drugih kovinskih spojin z ogljikovimi vključkov. Značilno je, da je kovina v takšnih snovi se nanaša na razred D-kovin. Zato je običajno, da tvorijo kovalentne vezi ne, kot je bilo, je predstavil v kovinsko konstrukcijo.

Po našem mnenju, praktične aplikacije v zgornjih spojin je več kot dovolj. Sedaj omogoča pogled na postopek za njihovo pripravo.

Kako karbidov

Prvi dve vrsti karbidov, ki smo upoštevali, in sicer kovalentna in saltlike pripravljenih največ en preprost način: z reagiranjem oksid elementa in koks pri visokih temperaturah. V tem delu koksa, ki jo sestavljajo atom ogljika je povezan z elementom, ki ga sestavljajo oksida, karbida in oblik. Drugi del "dvigne" kisik in tvori ogljikov monoksid. Tak postopek je zelo poraba energije, saj zahteva vzdrževanje visoke temperature (reda velikosti 1600-2500 stopinj) v reakcijski coni.

Za nekatere vrste spojin, ki uporabljajo alternativne reakcije. Na primer, razpad spojine, ki na koncu daje karbida. Formula reakcije odvisna od posamezne uporabljene spojine, tako da se razpravlja ne bomo.

Pred sklenitvijo članek, bomo razpravljali nekaj zanimivih karbidov in govoriti o njih podrobneje.

zanimive spojine

natrijev karbid. Formula spojine _C2 Na _2. To se lahko predstavi več kot acetylide (t.j. produkt zamenjave atomov vodika v acetilena nad natrijevim atomi) namesto karbida. Kemijska formula se ne odraža v celoti teh razlik, tako da je treba gledati na strukturo. To je zelo aktivna snov in za vsako stik z vodo, je aktivno komunicira z njim, da se tvori acetilen in alkalije.

magnezijev karbida. Formula: MGC _2. Zanimiva način dobimo dovolj aktivno spojino. Eden od njih vključuje sintranje magnezijevega fluorida s kalcijevega karbida pri visoki temperaturi. To se kaže v dveh izdelkov: kalcijevega fluorida, in si nas želite karbida. Formula te reakcije je zelo preprost, in lahko, če želite, da ga preberete v strokovne literature.

Če niste prepričani o koristnosti materiala, vsebovanega v članku, potem naslednji odsek je za vas.

Kako je to lahko koristno v življenju?

No, najprej, poznavanje kemijskih spojin, nikoli ne more biti odveč. Vedno bolje biti oborožen znanje kot ostati brez njega. Drugič, več veš o obstoju določenih spojin, bolje razumeli mehanizme njihovega nastajanja in zakone, ki jim omogočajo, da obstajajo.

Preden greš do konca, bi rad dal nekaj nasvetov o študiji tega materiala.

Kako naučiti?

Zelo preprosto. To je samo del kemije. In se naučite, da sledi učbenike kemije. Začnite z informacijami šole in prehod na bolj napreden, od univerzitetnih učbenikov in priročnikov.

zaključek

Ta tema ni tako enostavno in dolgočasno, kot se zdi na prvi pogled. Kemikalije lahko vedno zanimiv, če ga namen najti.