Carbide: Τύπος, εφαρμογών και Ιδιότητες

Ο κόσμος ξέρει πολύ διαφορετικές χημικές ενώσεις: η σειρά των εκατοντάδων εκατομμυρίων. Και είναι όλα, όπως και οι άνθρωποι, είναι ατομικές. Είναι αδύνατο να βρεθούν δύο ουσίες, οι οποίες πρέπει να ταιριάζουν με τις χημικές και φυσικές ιδιότητες των διαφόρων ειδών εκπροσώπησης.

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ανόργανες ουσίες που υπάρχουν στο λευκό φως είναι καρβίδια. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τη δομή, φυσικές και χημικές τους ιδιότητες, τη χρήση λίγο και να δούμε τις λεπτές αποχρώσεις της παραλαβής τους. Αλλά πρώτα, λίγο για την ιστορία της ανακάλυψης.

ιστορία

μεταλλικά καρβίδια του τύπου που δίνουμε πιο κάτω, δεν είναι φυσικές ενώσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια τους έχουν την τάση να αποσυντίθενται σε επαφή με το νερό. Ως εκ τούτου, αξίζει να προσπαθούμε να μιλήσουμε για την πρώτη σύνθεση των καρβιδίων.

Ξεκινώντας από το 1849 υπάρχουν αναφορές για τη σύνθεση της καρβίδιο του πυριτίου, ωστόσο, κάποιες από αυτές τις προσπάθειες παραμένουν μη αναγνωρισμένα. μεγάλης κλίμακας παραγωγή ξεκίνησε το 1893, το αμερικανικό χημικό τρόπο Edward Acheson που αργότερα πήρε το όνομά του.

Ιστορία σύνθεση καρβίδιο του ασβεστίου δεν είναι επίσης πολύ διαφορετικές πληροφορίες. Το 1862 έλαβε το Γερμανό χημικό Fridrih voler, θέρμανση του συντηγμένου ψευδαργύρου και ασβεστίου με άνθρακα.

Τώρα, ας προχωρήσουμε σε πιο ενδιαφέροντα θέματα: χημικές και φυσικές ιδιότητες. Είναι σε αυτά βρίσκεται η ουσία της χρήσης αυτής της κατηγορίας ουσιών.

φυσικές ιδιότητες

Απολύτως όλα τα καρβίδια διακρίνονται για την σκληρότητά τους. Για παράδειγμα, ένα από τα στερεά στην κλίμακα Mohs είναι καρβίδιο βολφραμίου (9 από τους 10 πιθανά σημεία). Εκτός από αυτές τις ουσίες είναι πολύ ανθεκτική: θερμοκρασία κάποια από αυτά τήξη φθάσει δύο χιλιάδες βαθμούς.

Τα περισσότερα καρβίδια χημικώς αδρανές και να αλληλεπιδρούν με έναν μικρό αριθμό ουσιών. Δεν είναι διαλυτές σε οποιεσδήποτε διαλύτες. Ωστόσο, η αλληλεπίδραση μπορεί να θεωρηθεί με διάλυση με νερό, την καταστροφή των ομολόγων και το σχηματισμό ενός μεταλλικού υδροξειδίου και ενός υδρογονάνθρακα.

Σχετικά με την τελευταία αντίδραση, και πολλές άλλες ενδιαφέρουσες χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν καρβίδια θα συζητηθεί στην επόμενη ενότητα.

χημικές ιδιότητες

Σχεδόν όλα τα καρβίδια αλληλεπιδρούν με το νερό. Μερικοί - εύκολα και χωρίς θέρμανση (για παράδειγμα, καρβίδιο του ασβεστίου), και μερικά (π.χ., Karbid Kremniya) - υδρατμού όταν θερμαίνεται στους 1800 βαθμούς. Η αντιδραστικότητα εξαρτάται έτσι από τη φύση της επικοινωνίας στο μίγμα, το οποίο θα συζητήσουμε αργότερα. Στην αντίδραση με νερό για να παράγουν διαφορετικές υδρογονάνθρακες. Αυτό συμβαίνει επειδή το υδρογόνο που περιέχεται στο νερό, είναι συνδεδεμένη στον άνθρακα στην καρβιδίου. Για να καταλάβουμε τι συμβαίνει υδρογονάνθρακα (όπως μπορεί να συμβεί σαν το περιοριστικό, και ακόρεστη ένωση), είναι δυνατόν, με βάση το σθένος του άνθρακα που περιέχεται στην πρώτη ύλη. Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα ανθρακασβεστίου, του οποίου ο τύπος είναι CAC _2, βλέπουμε ότι περιέχει το ιόν C ₂ ^2-. Ως εκ τούτου, είναι δυνατόν να προσκολληθούν δύο ιόντων υδρογόνου με φορτίο +. Έτσι, παίρνουμε την ένωση C ₂ H ₂ - ακετυλένιο. Με τον ίδιο τρόπο από μια ένωση όπως καρβίδιο αργιλίου, του οποίου ο τύπος Al ₄ C _3, έχουμε CH _4. Γιατί να μην C ₃ H _12, ρωτάτε; Μετά το ιόν έχει ένα φορτίο 12. Το γεγονός ότι ο μέγιστος αριθμός των ατόμων υδρογόνου προσδιορίζεται από τον τύπο 2n + 2 όπου το η - αριθμός ατόμων άνθρακα. Ως εκ τούτου, μόνο μια ένωση του τύπου C ₃ H ₈ (προπάνιο) μπορούν να υφίστανται ως το ιόν με φορτίο 12 πτώσεων σε τρεις ιόν με φορτίο 4, οι οποίες παράγουν, όταν συνδυάζονται με μόριο πρωτόνια μεθάνιο.

Ενδιαφέρουσες είναι αντίδραση οξειδώσεως καρβίδια. Μπορούν να εμφανιστούν ως μιγμάτων όταν εκτίθενται σε ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες, και κατά τη συνήθη καύση στην ατμόσφαιρα οξυγόνου. Αν όλα είναι σαφές με το οξυγόνο: λαμβάνονται δύο okisda, στη συνέχεια, με άλλα οξειδωτικά ενδιαφέρον. Όλα εξαρτάται από τη φύση του μετάλλου που συνιστά το καρβίδιο, καθώς και σχετικά με τη φύση του οξειδωτικού. Για παράδειγμα, Karbid Kremniya, του οποίου ο τύπος SiC, με αντίδραση με ένα μίγμα νιτρικού και υδροφθορικού οξέα, σχηματίζει το εξαφθοροπυριτικό οξύ με διοξείδιο του άνθρακα. Και κατά την ίδια αντίδραση, αλλά με μόνο ένα από νιτρικό οξύ, παίρνουμε ένα οξείδιο του πυριτίου και διοξείδιο του άνθρακα. Με οξειδωτικοί παράγοντες περιλαμβάνουν επίσης αλογόνα και chalcogens. Αντέδρασαν οποιαδήποτε καρβίδιο, τύπο αντίδρασης εξαρτάται από τη δομή του.

μεταλλικά καρβίδια τύπου που εξετάσαμε - όχι μόνο εκπρόσωποι αυτής της κατηγορίας ενώσεων. Τώρα θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθένα από τα βιομηχανικά σημαντικών ενώσεων αυτής της κατηγορίας και στη συνέχεια να μιλήσουμε για την εφαρμογή τους στη ζωή μας.

Ποια είναι τα καρβίδια;

Αποδεικνύεται, καρβίδιο, του οποίου ο τύπος είναι, για παράδειγμα, CAC _2, διαφέρει σημαντικά ως προς τη δομή από SiC. Και η διαφορά είναι κατά κύριο λόγο στη φύση των δεσμών μεταξύ των ατόμων. Στην πρώτη περίπτωση έχουμε να κάνουμε με ένα άλας, όπως το καρβίδιο του. Αυτή η κατηγορία ενώσεων ονομάζεται έτσι επειδή συμπεριφέρεται πραγματικά σαν ένα άλας αυτής, που είναι ικανές διαχωρισμού σε ιόντα. Αυτό ιοντικό δεσμό είναι πολύ αδύναμη, και ότι το καθιστά εύκολο να διεξάγεται η αντίδραση υδρόλυσης και της μετατροπής των πολλών άλλων, συμπεριλαμβανομένης της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ιόντων.

Μια άλλη, ίσως πιο σημαντικό βιομηχανικώς βλέπει ομοιοπολική καρβίδια είναι καρβίδια: όπως, για παράδειγμα, SiC ή WC. Χαρακτηρίζονται από υψηλή πυκνότητα και αντοχή. Και, επίσης, αδρανή και ανθεκτική για να αραιώσει τα χημικά.

Υπάρχουν επίσης μέταλλα όπως καρβίδια. Αντίθετα, μπορούν να θεωρηθούν ως κράματα μετάλλων με τον άνθρακα. Μεταξύ αυτών μπορούν να ταυτοποιηθούν, π.χ., (καρβίδιο του σιδήρου, του οποίου ο τύπος μπορεί να είναι διαφορετική, αλλά είναι κατά προσέγγιση ο μέσος όρος: Fe ₃ C) cementite, ή σίδηρος. Έχουν μια χημική δραστηριότητα ενδιάμεσο στην βαθμού μεταξύ ιοντικών και ομοιοπολικών καρβίδια.

Κάθε ένα από αυτά υπο-είδη συζητάμε μια κατηγορία χημικών ενώσεων έχει πρακτική εφαρμογή της. Για πληροφορίες σχετικά με το πώς και πού να χρησιμοποιήσει κάθε ένα από αυτά, θα συζητήσουμε στην επόμενη ενότητα.

Πρακτική εφαρμογή των καρβιδίων

Όπως έχουμε συζητήσει, ομοιοπολικούς καρβίδια έχουν τη μεγαλύτερη γκάμα πρακτικών εφαρμογών. Αυτή λειαντικά ή υλικά κοπής, και σύνθετα υλικά που χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς (π.χ., ως ένα από τα υλικά που αποτελούν το σώμα πανοπλία), και ανταλλακτικά αυτοκινήτων, και ηλεκτρονικών μέσων, και θερμαντικά στοιχεία, και πυρηνική ενέργεια. Και αυτό δεν είναι μια πλήρης λίστα των εφαρμογών αυτών superhard καρβιδίου.

Το στενότερο αίτηση έχουν καρβίδια σχηματισμού άλατος. Η αντίδρασή τους με το νερό χρησιμοποιείται ως εργαστηριακή μέθοδο για την απόκτηση υδρογονανθράκων. Αυτό, όπως συμβαίνει, έχουμε ήδη συζητήσει παραπάνω.

Μαζί με ομοιοπολική μέταλλο-καρβίδια έχουν ευρεία εφαρμογή στη βιομηχανία. Όπως έχουμε πει, αυτό το είδος του μετάλλου-επαφής των εν θέματι ενώσεων είναι από χάλυβα, σίδηρο και άλλα ενώσεις μετάλλων με εγκλείσματα άνθρακα. Τυπικά, το μέταλλο των ουσιών αυτών σχετίζεται με την τάξη των δ-μετάλλων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τείνει να σχηματίσει ομοιοπολικούς δεσμούς δεν το κάνουν, όπως ήταν, εισάγεται εντός της μεταλλικής δομής.

Κατά την άποψή μας, πρακτικές εφαρμογές των παραπάνω ενώσεων είναι περισσότερο από αρκετό. Τώρα ας δούμε τη διαδικασία για την παρασκευή τους.

Να πάρει καρβίδια

Τα δύο πρώτα είδη καρβιδίων που θεωρήσαμε, δηλαδή ομοιοπολική και saltlike παρασκευάζονται πολύ ένα απλό τρόπο: με αντίδραση οξειδίου του στοιχείου και οπτάνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτό το μέρος του κωκ, που αποτελείται από άτομο άνθρακα είναι συνδεδεμένο με ένα στοιχείο που αποτελείται από οξείδιο, καρβίδιο και μορφές. Ένα άλλο μέρος του «παίρνει» το οξυγόνο και σχηματίζει το μονοξείδιο του άνθρακα. Μια τέτοια διαδικασία είναι πολύ κατανάλωση ενέργειας, δεδομένου ότι απαιτεί τη διατήρηση μιας υψηλής θερμοκρασίας (της τάξης των 1600 έως 2500 μοίρες) στη ζώνη αντιδράσεως.

Για ορισμένους τύπους ενώσεων χρησιμοποιώντας εναλλακτικές αντιδράσεις. Για παράδειγμα, η αποσύνθεση μίας ένωσης που δίνει τελικά καρβιδίου. Ο τύπος της αντίδρασης εξαρτάται από τη συγκεκριμένη ένωση, έτσι συζητήσουμε αυτήν δεν θα.

Πριν από τη σύναψη άρθρο μας, θα συζητήσουμε μερικά ενδιαφέροντα καρβίδια και να μιλήσουμε γι 'αυτά λεπτομερώς.

ενδιαφέρουσες ενώσεις

καρβίδιο του νατρίου. Ο τύπος της ένωσης C ₂ Na _2. Αυτό μπορεί να παρασταθεί περισσότερο ως ακετυλίδιο (δηλαδή το προϊόν της υποκαταστάσεως των ατόμων υδρογόνου στο ακετυλένιο πάνω από άτομα νατρίου) αντί καρβιδίου. Ο χημικός τύπος δεν αντικατοπτρίζει πλήρως αυτές τις λεπτές αποχρώσεις, γι 'αυτό πρέπει να εξετάσουμε τη δομή. Αυτή είναι μια πολύ δραστική ουσία και για οποιαδήποτε επαφή με το νερό είναι ενεργά αλληλεπιδρά με αυτό για να σχηματίσει ακετυλένιο και αλκάλια.

καρβίδιο του μαγνησίου. Φόρμουλα: MGC _2. Ένας ενδιαφέρων τρόπος απόκτησης ενός επαρκώς δραστική ένωση. Ένας από αυτούς περιλαμβάνει την σύντηξη του φθοριούχου μαγνησίου με καρβίδιο του ασβεστίου σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτό οδηγεί σε δύο προϊόντα: φθοριούχο ασβέστιο, και μας θέλουμε να καρβιδίου. Ο τύπος αυτής της αντίδρασης είναι αρκετά απλή, και μπορείτε να αν θέλετε να το διαβάσετε στην εξειδικευμένη βιβλιογραφία.

Αν δεν είστε σίγουροι για τη χρησιμότητα του υλικού που περιέχεται στο άρθρο, τότε η επόμενη ενότητα είναι για σας.

Πώς μπορεί αυτό να είναι χρήσιμο στη ζωή;

Λοιπόν, πρώτον, η γνώση των χημικών ενώσεων δεν μπορεί ποτέ να είναι περιττή. Πάντα καλύτερα να είμαστε ένοπλες γνώσεις από ό, τι μείνει χωρίς αυτό. Δεύτερον, τόσο περισσότερο θα γνωρίζουν την ύπαρξη ορισμένων ενώσεων, τόσο το καλύτερο για να κατανοήσουν τους μηχανισμούς του σχηματισμού τους και τους νόμους που τους επιτρέπουν να υπάρχει.

Πριν πάτε στο τέλος, θα ήθελα να δώσω κάποιες συμβουλές σχετικά με τη μελέτη του υλικού αυτού.

Πώς να το μάθει;

Πολύ απλό. Είναι απλά μέρος της χημείας. Και να μάθουν ότι ακολουθεί τα εγχειρίδια της χημείας. Ξεκινήστε με τις πληροφορίες του σχολείου και να προχωρήσουμε σε πιο προχωρημένο, από το πανεπιστήμιο βιβλία και εγχειρίδια.

συμπέρασμα

Αυτό το θέμα δεν είναι τόσο απλό και βαρετό όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά. Χημικές ουσίες μπορεί πάντα να είναι μια ενδιαφέρουσα, αν το ένα σκοπό βρείτε.