Carbide: Vzorec, aplikace a vlastnosti

Svět zná mnoho různých chemických látek: řádově stovky milionů. A oni jsou všichni, stejně jako lidé, jsou individuální. Je nemožné najít dvě látky, které mají odpovídat chemické a fyzikální vlastnosti různých druhů reprezentace.

Jedním z nejzajímavějších anorganických látek, které existují v bílém světle jsou karbidy. V tomto článku se budeme diskutovat o jejich strukturu, fyzikální a chemické vlastnosti, použití bitu a vidět jemnosti jejich obdržení. Ale nejdřív něco o historii objevu.

příběh

karbidy kovů obecného vzorce které dávají níže, nejsou přírodní sloučeniny. To je způsobeno tím, že jejich molekuly mají tendenci se rozkládat při styku s vodou. Proto stojí za to mluvit o první syntézy karbidů.

Počínaje od roku 1849 jsou odkazy na syntézy karbidu křemíku, nicméně některé z těchto pokusů zůstává nerozpoznaná. velkovýroba začala v roce 1893, americký chemik metodu Edward Acheson, který byl později pojmenovaný po něm.

syntéza karbidu vápníku historie také není mnoho různých informací. V roce 1862 získal německý chemik Fridrih Voler, ohřívání taveného zinku a vápníku s uhlím.

Nyní pojďme se přesunout na další zajímavá témata: chemické a fyzikální vlastnosti. Je v nich spočívá podstata využití této třídy látek.

fyzikální vlastnosti

Absolutně všechny karbidy se vyznačují tvrdostí. Například, jeden z pevných látek na Mohsovy stupnice je karbid wolframu (9 z 10 možných bodů). Vedle těchto látek jsou velmi žáruvzdorné: teplota tavení některých z nich dosáhne dvou tisíc stupňů.

Většina karbidy chemicky inertní a pracovat s malým počtem látek. Nejsou rozpustné v jakýchkoliv rozpouštědel. Avšak interakce může být považována, že se rozpustí ve vodě, zničení vazeb a vytvoření hydroxidu kovu a uhlovodíku.

O posledně uvedené reakce, a mnoho dalších zajímavých chemických reakcí zahrnujících karbid budou diskutovány v následující části.

chemické vlastnosti

Téměř všechny karbidy styku s vodou. Některé - snadno a bez zahřívání (například karbid vápníku), a některé (např Karbid Kremniya) - vodní páry při zahřátí na 1800 stupňů. Reaktivita tedy závisí na povaze komunikace ve směsi, které budeme diskutovat později. Při reakci s vodou za vzniku různých uhlovodíků. K tomu dochází proto, že vodík obsažený ve vodě, je připojena k uhlíku v karbidu. Pochopit, co se stane, uhlovodík (jak se může stát, jako omezující, a nenasycené sloučeniny), je možné, na základě mocenství uhlíku obsaženého ve výchozím materiálu. Například, pokud máme karbidu vápenatého, jehož vzorec je CaC _2, vidíme, že obsahuje ^_C2-2- ion. Z tohoto důvodu, je možné připojit dva iont vodíku s náboje +. Proto jsme se získá sloučenina C ₂ H ₂ - acetylen. Stejným způsobem ze sloučeniny, jako je karbid hliníku, jehož vzorec Al ₄ C _{3 jsme CH4.} Proč ne C ₃ H _12, ptáte se? Po iont má náboj 12. Skutečnost, že maximální počet atomů vodíku je dána vzorcem 2n + 2, kde n - počet atomů uhlíku. Tudíž pouze sloučenina vzorce C ₃ H ₈ (propan) mohou existovat jako iont s nábojem 12 se dělí na tři ionty s nábojem 4, které při kombinaci s molekulou protony metanu.

Zajímavé jsou karbidy oxidační reakce. Mohou se vyskytovat jako směsi, pokud jsou vystaveny silných oxidačních činidel, a v běžném spalování v kyslíkové atmosféře. Pokud je vše jasné, s kyslíkem: získat dva okisda, pak s jinými oxidanty zajímavé. Vše závisí na druhu používaného kovu tvořícího karbid, jakož i na povaze oxidačního činidla. Například, Karbid Kremniya, jehož vzorec SiC, že se nechá reagovat se směsí kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové, tvoří kyselina hexafluorokřemičitá s oxidem uhličitým. A během této reakce, ale pouze s jedním z kyseliny dusičné, získáme oxidu křemičitého a oxidu uhličitého. Oxidací činidla také zahrnují halogeny a chalkogeny. Reagovali žádný karbid, reakce vzorec závisí na jeho konstrukci.

karbidy kovů vzorce, který jsme se zabývali - nejen zástupci této třídy sloučenin. Nyní jsme se blíže podívat na každou z průmyslově důležitých látek z této skupiny a pak mluvit o jejich uplatnění v našich životech.

Jaké jsou karbidy?

Ukazuje se, karbid, jehož vzorec je, například, CaC _2, se významně liší ve struktuře od SiC. A rozdíl je především v povaze vazeb mezi atomy. V prvním případě máme co do činění s karbidu solí a podobně. Tato třída sloučenin je pojmenovaný tak proto, že ve skutečnosti se chová jako sůl, která je schopna disociovat na ionty. Tato iontová vazba je velmi slabá, a že usnadňuje provádění hydrolýzy a konverzi mnoha dalších, včetně interakce mezi ionty.

Dalším, možná ještě důležitější průmyslově prohlídky kovalentní karbidy jsou karbidy: jako je například karbidu křemíku nebo WC. Vyznačují se vysokou hustotou a pevností. A také inertní a nereagují na zředěnou chemikálií.

Existují také kovy jako karbidy. Spíše mohou být považovány za slitiny kovů s uhlíkem. Mezi těmito mohou být identifikovány, například, (karbid železa, jehož vzorec může být různé, ale to je přibližně průměr: Fe ₃ C) cementitu, nebo železo. Mají chemickou aktivitu meziprodukt ve stupních mezi iontových a kovalentních karbidů.

Každý z těchto dílčích druhů diskutujeme třídu chemických sloučenin má praktické uplatnění. Informace o tom, jak a kdy používat každý z nich budeme diskutovat v další části.

Praktická aplikace karbidů

Jak jsme již diskutovali, kovalentní karbidy mají největší škálu praktických aplikací. Tyto brusné nebo řezných materiálů a kompozitní materiály používané v různých oblastech (např., Jako jeden z materiálů zahrnujících brnění), a automobilových dílů, a elektronické přístroje a topných těles, a jaderné energie. A to není úplný seznam aplikací těchto Velmi tvrdé karbidu.

Nejužší aplikace mají karbidy tvořící sůl. Jejich reakce s vodou se používá jako laboratorní metody pro získávání uhlovodíků. Že, jak se to stane, jsme již bylo uvedeno výše.

Spolu s kovalentní kovů-karbidy mají široké uplatnění v průmyslu. Jak již bylo řečeno, tento druh kovů kontaktu sloučenin podle předkládaného vynálezu, jsou z oceli, železa a dalších kovových sloučenin uhlíku vměstků. Typicky se kov v těchto látek se vztahuje na skupiny d-kovu. To je důvod, proč má tendenci tvořit kovalentní vazby ne, jak to bylo, zavádí do kovové konstrukce.

Podle našeho názoru, praktické aplikace ve výše uvedených sloučenin je víc než dost. Nyní se podívejme na způsobu jejich přípravy.

získání karbidy

První dva typy karbidů, které jsme uvažovali, a to kovalentní a saltlike připravených nejvýše jeden jednoduchý způsob: reakcí oxidu prvku a koks při vysokých teplotách. V této části koksu, který se skládá z atomu uhlíku je spojen s prvkem tvořeným oxid, karbid a formy. Další součástí „zvedne“ kyslíku a vytváří oxid uhelnatý. Takový postup je velmi spotřeba energie, protože vyžaduje zachování vysoké teploty (v řádu 1600-2500 stupňů) v reakční zóně.

U některých typů sloučenin za použití alternativní reakce. Například rozklad sloučeniny, která v konečném důsledku dává karbidu. Vzorec reakce závisí na konkrétní použité sloučenině, takže diskutovat nebudeme.

Před uzavřením náš článek, budeme diskutovat některé zajímavé karbidy a mluvit o nich v detailu.

zajímavými sloučeninami

karbid sodného. Vzorec sloučeniny _C2 Na _2. To může být reprezentován jako více acetylidu (tj. Produkt substituce atomu vodíku v acetylenu přes atomy sodíku) spíše než karbidu. Chemický vzorec plně neodráží tyto nuance, takže je třeba se podívat na strukturu. To je velmi účinná látka a pro jakéhokoliv kontaktu s vodou, je aktivně ovlivňuje se s ním za vzniku acetylenu a zásady.

karbid horečnatý. Vzorec: MGC _2. Zajímavý způsob získání dostatečně aktivní sloučeninu. Jeden z nich zahrnuje slinování fluoridu hořečnatého s karbidu vápníku při vysoké teplotě. To má za následek dvou produktů: fluorid vápenatý, a vy nás chcete karbidu. Vzorec této reakce je poměrně jednoduché, a můžete, pokud chcete, aby ji četl v odborné literatuře.

Pokud si nejste jisti, o užitečnosti látky obsažené v tomto článku, pak další sekce je pro vás.

Jak to může být užitečné v životě?

Tak za prvé, znalost chemických sloučenin nemůže být nikdy zbytečné. Vždycky je lepší být ozbrojen znalosti než zůstat bez ní. Za druhé, čím více budete vědět o existenci určitých látek, aby lépe pochopit mechanismy jejich vzniku a zákony, které jim umožní existovat.

Než vyrazíte do konce, chtěl bych poradit na studium tohoto materiálu.

Jak se to naučit?

Velmi jednoduché. To je jen část chemie. A učit se z toho vyplývá, učebnice chemie. Začít s informacemi školního a přejít na vyspělejší, z vysokoškolských učebnic a příruček.

závěr

Toto téma není tak jednoduché a nudné, jak se zdá na první pohled. Chemikálie mohou být vždy zajímavé, pokud si to smysl najít.