Kde sa používa karbid? Čo je karbid
CARBIDES (z lat. carbo - uhlie), spoj. uhlík s kovmi, ako aj bór a kremík. Podľa typu chem. K. väzby sa delia na iónové (soľné), kovalentné a kovové (iónovo-kovalentné-kovové). Iónové zlúčeniny (pozri tabuľku 1) tvoria skupiny I a II. (resp. M 2 C 2 a MS 2), prvky vzácnych zemín a (MS, M 2 C 3, MS 2), ako aj Al. V týchto súvislostiach C v závislosti od typu hybridizácie ( 3, sp 2 alebo sp) formy C 4-, (C=C4-, (C=C=C) 4-, (C=C) 2-. Kovalentné zlúčeniny (pozri tabuľku 2) tvoria B a Si; atóm C v tomto spojení je v stave
A sp 3-hybridizácia. Kovy podobné kovom tvoria prechodné kovy skupín IV-VII, Co, Ni a Fe. V týchto uhlíkoch je väzba kov-uhlík iónovo-kovalentná a atóm C je záporne nabitý, väzba kov-kov je čisto kovová a atómy C nie sú navzájom spojené.
Atómy alkalických kovov kryštalizujú v mriežkach grafitového typu, ktoré sú umiestnené medzi uhlíkovými vrstvami vytvorenými zo šesťuholníkov. mriežky K. alkalické zeminy. kovy kryštalizujú do stredov tváre. štvoruholník. mriežka typu CaC 2, karbidy vzácnych zemín, monokarbidy aktinoidov a prechodné kovy v čelnom strede. kubického typu NaCl, seskvikarbidy aktinoidov M 2 C 3 vo volumetrickej centrifúge. kubický mriežkový typ Pu 2 C 3. Iónové kyseliny alkalických kovov sa rozkladajú pri teplote cca.
800 °C, K. alkalické zeminy. kovy v rozmedzí 1800-2300°C sa pri vyšších teplotách rozkladajú a topia. V periodickom systému v rámci skupiny sa teploty tavenia K. zvyšujú so zvyšujúcim sa poradovým číslom kovu a sú zvyčajne 1,5-2 krát vyššie ako teploty tavenia zodpovedajúcich kovov. Je to spôsobené vysokou pevnosťou väzby M-C. Kovové podobné K. majú kovové. vodivosti, vyznačujú sa klad. teplotný koeficient r. Pre seskvikarbidy je hodnota r (dosahuje 500 μΩ. cm) približne o rád vyššia ako pre dikarbidy a monokarbidy (20-50 μΩ. cm). Dikarbidy REE majú tiež kovové vlastnosti. Svätý ty. Karbidy B a Si, ako aj Be, Mg a Al - . Kožušina. Sväté vlastnosti K. závisia od sily chemikálie. väzba, stupeň jej kovalencie a medziatómová vzdialenosť. max. Vysokú tvrdosť majú karbidy B, Si, Be, ako aj monokarbidy prvkov vzácnych zemín a prechodných kovov; ten klesá počas prechodu z K. podskupiny IVa do K. podskupiny VIa. Všetky K. pri izbovej teplote sú krehké látky, sú plastické. možné za podmienok všestranného stlačenia pri veľmi vysokých napätiach. Iónové kyseliny sa s vodou rozkladajú za vzniku metánu, acetylénu, metylacetylénu alebo zmesi uhľovodíkov a hydroxidu kovu, napr.
Al4C3 + 12H20: 4Al(OH)3 + 3CH4;
Na2C2 + 2H20: 2NaOH + C2H2;
Kovalentné a kovom podobné zlúčeniny sa nerozkladajú vodou a väčšinou minerálov. zlúčeniny a zásady. Uhlík sa získava z prvkov redukciou oxidov kovov, metódou v plynnej fáze a metalotermickými metódami. Syntéza prvkov sa uskutočňuje pri vysokých teplotách vo vákuu alebo v inertnej atmosfére. V závislosti od technológie parametre procesu sa vytvárajú s veľkosťou častíc od 0,5 µm do 2 mm. Syntéza sa môže vykonávať v režime spaľovania, pretože v dôsledku reakcie sa uvoľňuje veľké množstvo tepla, alebo v plazme pri 5000-10000 K v oblúkových, vysokofrekvenčných a mikrovlnných plazmových horákoch. Výsledkom rýchleho ochladzovania sú ultrajemné prášky s veľkosťou častíc 10-100 nm zo zmesi prvkov pary a plynu v plyne tvoriacom plazmu (Ar alebo He). Najviac produkuje redukcia oxidov kovov. dôležité súvislosti . - karbidy bóru, karbidy kremíka, a tiež karbidy volfrámu, karbid titánu a iné K. prechodné kovy. K. sa získava metódou v plynnej fáze z chem. zlúčeniny, ktoré sa vyparujú, rozkladajú a potom sa obnovujú a interagujú. navzájom, napríklad:
2MC1 + 2CC14 + 5H2: 2MC + 10HCl.
Najčastejšie sa táto syntéza uskutočňuje v plazme, pričom vznikajú dispergované prášky. Podľa metalotermických metóda kovov sa redukuje kovmi (Mg, Al alebo Ca) v prítomnosti. uhlík, napr.
MO + C + Mg: MC + MgO.
Zvlášť čisté zlúčeniny, ktoré neobsahujú kyslík ani dusík, syntetizujú interakciu. C a kov v tavenine iného kovu alebo zliatiny napr. TiC sa získava v zliatine Fe Ni. Z iónových K. najviac. dôležité karbid vápnika CaC2, z kovalentného B4C a SiC. Kovové zlúčeniny posilňujú liatinu a oceľ sú základom pevných látok zliatiny volfrámu(WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) a iné tvrdé zliatiny (TiC, VC, Cr 3 C 2, TaC) používané na rezanie kovov. K. sa používajú aj ako dezoxidanty a, sú súčasťou žiaruvzdorné a žiaruvzdorné kompozitné materiály, vrátane cermety. Lit.: Storms E., Žiaruvzdorné karbidy, trans. z angličtiny, M., 1970; Goldshmidt X., Intersticiálne zliatiny, trans. z angličtiny, V. 1-2, M, 1971, Toth L., Karbidy a prechodné kovy, prekl. z angličtiny, M, 1974. Samsonov G.V., Upadhaya G.Sh., Neshpor V.S., Physical Materials science of carbides, K., 1974, High-temperature carbides, ed. G.V Samsonová, K, 1975, Karbidy a ich bázy, vyd. G.V Samsonova, K, 1976, Vlastnosti, príprava a použitie žiaruvzdorných zmesí, Príručka, ed. T. Ya. M, 1986, P.S. Kyslé.
Chemická encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Pozrite sa, čo sú "CARBIDES" v iných slovníkoch:
Zlúčeniny kovov a nekovov s uhlíkom. Tradične medzi karbidy patria zlúčeniny, kde uhlík má väčšiu elektronegativitu ako druhý prvok (teda zlúčeniny uhlíka ako oxidy, halogenidy sú z karbidov vylúčené... ... Wikipedia
KARBIDY, anorganické zlúčeniny uhlíka s kovmi alebo inými elektropozitívnymi prvkami. BÓR a KREMÍK tvoria extrémne tvrdé karbidy, ktoré sa používajú ako brusivo. Mnohé PRECHODOVÉ PRVKY tvoria aj karbidy, v ktorých... Vedecko-technický encyklopedický slovník
KARBIDY, zlúčeniny uhlíka s kovmi, bórom a kremíkom. Karbidy sú základom mnohých tvrdých zliatin, spevňujú liatinu a oceľ, sú súčasťou žiaruvzdorných a žiaruvzdorných kompozitných materiálov atď. Pozri napríklad karbid bóru, karbid vápnika ... Moderná encyklopédia
Chemické zlúčeniny uhlíka s kovmi a niektorými nekovmi, napr. karbid vápnika, karborundum, cementit. Karbidy volfrámu, titánu, tantalu, nióbu a iné sú žiaruvzdorné, tvrdé, odolné voči opotrebovaniu, žiaruvzdorné; sú súčasťou tvrdých zliatin...... Veľký encyklopedický slovník
- (lat.). Zlúčeniny kovových prvkov s uhlíkom. Karbid vápnika sa používa na výrobu acetylénu. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. karbidy, uhlík... (lat. carbo (carbo nis) uhlie)… … Slovník cudzích slov ruského jazyka
karbidy- Elektropozitívne zlúčeniny uhlíka. el tami, hlavná forma, s kovmi a určitými nekovmi. Chemický typ komunikácie do podsekcie. pre tri hlavné skupiny: iónové (alebo soli podobné), kovalentné a kovové. Iónové články tvoria silné elektropozitívne... ... Technická príručka prekladateľa
Zlúčeniny kovov (ako aj niektorých nekovov) s uhlíkom. K. relatívne nízkotaviteľné kovy sa vodou a zriedenými kyselinami rozkladajú za vzniku uhľovodíkov. K. žiaruvzdorné kovy, ako aj kremík a bór, nie sú upravované vodou a kyselinami... ... Geologická encyklopédia
Karbidy- zlúčeniny uhlíka s kovmi a niektorými nekovmi; žiaruvzdorné tuhé látky; nerozpustný v rozpúšťadlách, odolný voči opotrebovaniu a teplu. Sú súčasťou tvrdých zliatin používaných na výrobu fréz, vrtákov, dielov... ... Ruská encyklopédia ochrany práce
KARBIDY- KARBIDY, zlúčeniny uhlíka s kovmi alebo metaloidmi, vznikajúce pri zahrievaní uhlia v elektrickej peci s oxidom príslušného prvku. Príklady zahŕňajú karbid vápnika CaC2, karbid hliníka A14C3 a karborundum CSi. Najviac K....... Veľká lekárska encyklopédia
KARBIDY- zlúčeniny uhlíka s inými chemikáliami. prvky; často vysoko trvanlivé a chemicky odolné. K. sú široko používané v technológii a sú súčasťou supertvrdých alebo žiaruvzdorných zliatin; Známe sú K. železo (pozri), K. kremík (pozri), K. volfrám atď... Veľká polytechnická encyklopédia
knihy
- Nestechiometria, porucha, poradie krátkeho a dlhého dosahu v pevnej látke, Gusev A.I. , Nestechiometria, spôsobená prítomnosťou štruktúrnych vakancií, je rozšírená v zlúčeninách pevnej fázy a vytvára predpoklady pre neusporiadanú alebo usporiadanú distribúciu... Kategória:
Karbid na zváranie - začiatkom 80. rokov bol aj malý kúsok tejto látky skutočným pokladom. Jeho majiteľ povýšil svoj „dvor“ do výšky najbližšej výškovej budovy. Ale naša generácia vyrástla a pozerala sa na veľa vecí z iného uhla. Vrátane karbidu vápnika. A teraz to už nie je poklad, ale zdroj acetylénu pre plynový zvárací stroj.
Ako sa používa karbid vápnika?
Recept na karbidovú bombu neuvedieme. Máme záujem o „civilné“ využitie tohto materiálu vo formáte „karbidové zváranie“. Táto schéma na použitie karbidu zahŕňa riadené namáčanie tejto látky v utesnenej nádobe s následným zberom produktu hydratácie - horľavého acetylénu.
Proces použitia karbidu vápnika je nasledujúci:
- Kusy karbidu sa vložia do koša. Optimálna veľkosť kusov je navyše 8 centimetrov v priemere. Takéto „kamene“ zabezpečia optimálnu tvorbu acetylénu. Ale karbidový prach nemožno použiť v generátore - kamienky s priemerom menším ako 2 milimetre uvoľňujú plyn takmer okamžite, čo vedie k riziku explozívneho odtlakovania zariadenia.
- Kôš je umiestnený v zariadení vopred naplnenom vodou, ktorého hrdlo je uzavreté traverzovým vekom s krížovou skrutkou.
- Otáčaním zotrvačníka skrutky ponoríte kôš s karbidom do vody a spustíte proces tvorby acetylénu. Navyše veľkokusový karbid vápnika – na zváranie, ešte raz pripomeňme, že tento typ látky je potrebný – sa začína postupne „topiť“ a zvyšovaním alebo znižovaním hĺbky ponoru môžete ovládať intenzitu tvorby horľavých látok. plyn, udržiavanie požadovanej úrovne tlaku v horáku zváracieho stroja.
Môžeme teda povedať, že karbid pri zváraní hrá úlohu tuhého „paliva“, ktoré poháňa generátor acetylénu. A bez tejto látky by bolo použitie acetylénových horákov veľmi ťažké.
Tlaková nádoba (valec) naplnená horľavou látkou je totiž veľmi náročná na prepravu. A hrudkovitý karbid stačí vložiť do žehličky, uzavrieť zapečateným vekom a prepraviť na ľubovoľnú vzdialenosť pri zachovaní nulovej vlhkosti materiálu.
V skutočnosti bezpečnosť prepravy a nízka cena karbidu na zváranie, ktorého kilogram uvoľní až 250 litrov acetylénu, podporuje túto archaickú technológiu spájania kovov aj v našej dobe špičkových technológií. Súhlasíte: mobilný zvárací stroj alebo rezačka, ktorá funguje prakticky na tuhé palivo, vyzerá viac ako atraktívne.
Navyše, v rozloženom stave je generátor absolútne bezpečný.
Práca s karbidom však vyžaduje dodržiavanie určitých bezpečnostných pravidiel. Koniec koncov, tento materiál patrí k celkom nebezpečným látkam.
Bezpečnostné opatrenia pri používaní karbidu vápnika
„Nabité“ generátory acetylénu podliehajú rovnakým pravidlám, aké platia pri práci s inými výbušnými fľašami. To znamená, že generátor acetylénu by mal byť udržiavaný vo vertikálnej polohe a mal by sa používať iba vtedy, ak nie je viditeľné poškodenie krytu (preliačiny, praskliny atď.).
Okrem toho by sa generátory acetylénu nemali používať v pivniciach alebo v nedostatočne vetraných priestoroch. Koniec koncov, tento horľavý plyn môže explodovať z najmenšej iskry. Preto musí byť karbid vápnika chránený pred kontaktom aj so vzdušnou vlhkosťou.
Nepoužitý karbid odstránený z koša generátora po dokončení zvárania sa vhodí do špeciálnej násypky. Opätovné použitie „nasiaknutého“ materiálu nie je povolené.
Mimochodom, minimálna dĺžka hadice od generátora po horák je presne 10 metrov.
Vo svete je známych veľa rôznych chemických zlúčenín: asi stovky miliónov. A všetci, ako ľudia, sú individuálni. Je nemožné nájsť dve látky, ktoré by mali rovnaké chemické a fyzikálne vlastnosti s rôznym zložením.
Jednou z najzaujímavejších anorganických látok existujúcich na svete sú karbidy. V tomto článku rozoberieme ich štruktúru, fyzikálne a chemické vlastnosti, aplikácie a analyzujeme zložitosť ich výroby. Najprv však trochu o histórii objavu.
Príbeh
Karbidy kovov, ktorých vzorce uvádzame nižšie, nie sú prírodné zlúčeniny. Je to spôsobené tým, že ich molekuly majú tendenciu sa pri interakcii s vodou rozpadať. Preto tu stojí za to hovoriť o prvých pokusoch o syntézu karbidov.
Od roku 1849 existujú zmienky o syntéze karbidu kremíka, ale niektoré z týchto pokusov zostávajú nerozpoznané. Veľkosériovú výrobu začal v roku 1893 americký chemik Edward Acheson metódou, ktorá bola neskôr pomenovaná po ňom.
História syntézy karbidu vápnika tiež nie je príliš bohatá na informácie. V roku 1862 ho získal nemecký chemik Friedrich Wöhler zahrievaním taveného zinku a vápnika uhlím.
Teraz prejdime k zaujímavejším častiam: chemickým a fyzikálnym vlastnostiam. Koniec koncov, obsahujú celú podstatu použitia tejto triedy látok.
Fyzikálne vlastnosti
Absolútne všetky karbidy sa vyznačujú tvrdosťou. Napríklad jednou z najtvrdších látok je karbid volfrámu (9 z 10 možných bodov). Okrem toho sú tieto látky veľmi žiaruvzdorné: bod topenia niektorých z nich dosahuje dvetisíc stupňov.
Väčšina karbidov je chemicky inertná a reaguje s malým množstvom látok. Nie sú rozpustné v žiadnych rozpúšťadlách. Rozpúšťanie však možno považovať za interakciu s vodou s deštrukciou väzieb a tvorbou hydroxidu kovu a uhľovodíka.
O poslednej reakcii a mnohých ďalších zaujímavých chemických premenách zahŕňajúcich karbidy si povieme v ďalšej časti.
Chemické vlastnosti
Takmer všetky karbidy reagujú s vodou. Niektoré - ľahko a bez zahrievania (napríklad a niektoré (napríklad karbid kremíka) - keď sa vodná para zahreje na 1800 stupňov. Reaktivita závisí od charakteru väzby v zlúčenine, o ktorej si povieme neskôr. reakcie s rôznymi uhľovodíkmi vznikajú s vodou Stáva sa to preto, že vodík obsiahnutý vo vode sa spája s uhlíkom nachádzajúcim sa v karbide Môžete pochopiť, ktorý uhľovodík získate (a môžete získať nasýtenú aj nenasýtenú zlúčeninu). valencia obsiahnutá v pôvodnej uhlíkatej látke Napríklad, ak máme karbid vápnika, ktorého vzorec je CaC 2, vidíme, že obsahuje ión C 2 2- To znamená, že dva vodíkové ióny s nábojom + Môžeme k nej teda pridať zlúčeninu C 2 H. 2 - acetylén Rovnakým spôsobom zo zlúčeniny, akou je karbid hliníka, ktorého vzorec je Al 4 C 3, dostaneme CH 4. Prečo nie. C 3 H 12, pýtate sa Koniec koncov, ión má náboj 12- atómov vodíka, je určený vzorcom 2n+2, kde n je počet atómov uhlíka. To znamená, že môže existovať iba zlúčenina so vzorcom C 3 H 8 (propán) a tento ión s nábojom 12- sa rozpadne na tri ióny s nábojom 4-, ktoré po spojení s protónmi tvoria molekuly metánu.
Oxidačné reakcie karbidov sa zdajú byť zaujímavé. Môžu sa vyskytnúť tak pri vystavení silným zmesiam oxidačných činidiel, ako aj pri bežnom spaľovaní v kyslíkovej atmosfére. Ak je všetko jasné s kyslíkom: získajú sa dva oxidy, potom s inými oxidačnými činidlami je to zaujímavejšie. Všetko závisí od povahy kovu, ktorý je súčasťou karbidu, ako aj od povahy oxidačného činidla. Napríklad karbid kremíka, ktorého vzorec je SiC, pri interakcii s dusičnou zmesou vytvára kyselinu hexafluórkremičitú za uvoľňovania oxidu uhličitého. A pri vykonávaní rovnakej reakcie, ale len s kyselinou dusičnou, získame aj oxid uhličitý. Oxidačné činidlá tiež zahŕňajú halogény a chalkogény. Akýkoľvek karbid s nimi interaguje; reakčný vzorec závisí iba od jeho štruktúry.
Karbidy kovov, ktorých vzorce sme skúmali, nie sú ani zďaleka jedinými predstaviteľmi tejto triedy zlúčenín. Teraz sa bližšie pozrieme na každú z priemyselne dôležitých zlúčenín v tejto triede a potom si povieme o ich aplikáciách v našom živote.
Aké druhy karbidov existujú?
Ukazuje sa, že karbid, ktorého vzorec je povedzme CaC2, sa svojou štruktúrou výrazne líši od SiC. A rozdiel je predovšetkým v povahe spojenia medzi atómami. V prvom prípade máme do činenia s karbidom podobným soli. Táto trieda zlúčenín je pomenovaná tak, pretože sa v skutočnosti správa ako soľ, to znamená, že je schopná disociovať na ióny. Táto iónová väzba je veľmi slabá, čo uľahčuje vykonávanie mnohých ďalších transformácií zahŕňajúcich interakcie medzi iónmi.
Ďalším, pravdepodobne priemyselne dôležitejším typom karbidov sú kovalentné karbidy: ako napríklad SiC alebo WC. Vyznačujú sa vysokou hustotou a pevnosťou. Sú tiež žiaruvzdorné a inertné voči zriedeným chemikáliám.
Existujú aj karbidy podobné kovu. Možno ich skôr považovať za zliatiny kovov s uhlíkom. Spomedzi nich môžeme vyzdvihnúť napríklad cementit (karbid železa, ktorého vzorec je rôzny, ale v priemere je to asi takto: Fe 3 C) alebo liatinu. Majú strednú chemickú aktivitu medzi iónovými a kovalentnými karbidmi.
Každý z týchto podtypov triedy chemických zlúčenín, o ktorých diskutujeme, má svoju vlastnú praktickú aplikáciu. O tom, ako a kde sa každý z nich používa, si povieme v ďalšej časti.
Praktická aplikácia karbidov
Ako sme už diskutovali, kovalentné karbidy majú najširšiu škálu praktických aplikácií. Patria sem brúsne a rezné materiály a kompozitné materiály používané v rôznych oblastiach (napríklad ako jeden z materiálov zahrnutých v pancieri), automobilové súčiastky a elektronické zariadenia, vykurovacie články a jadrová energia. A toto nie je úplný zoznam aplikácií týchto supertvrdých karbidov.
Najužšie uplatnenie majú karbidy tvoriace soľ. Ich reakcia s vodou sa používa ako laboratórna metóda na výrobu uhľovodíkov. Ako sa to deje, sme už diskutovali vyššie.
Spolu s kovalentnými karbidmi sa v priemysle široko používajú karbidy podobné kovom. Ako sme už povedali, typom zlúčenín podobným kovu, o ktorých diskutujeme, sú ocele, liatiny a iné zlúčeniny kovov rozptýlené uhlíkom. Kov nachádzajúci sa v takýchto látkach spravidla patrí do triedy d-kovov. To je dôvod, prečo má tendenciu vytvárať nie kovalentné väzby, ale byť včlenený do štruktúry kovu.
Podľa nášho názoru majú vyššie uvedené zlúčeniny viac než dosť praktických aplikácií. Teraz sa pozrime na proces ich získavania.
Príprava karbidov
Prvé dva typy karbidov, ktoré sme uvažovali, a to kovalentné a podobné soli, sa najčastejšie získavajú jedným jednoduchým spôsobom: reakciou oxidu prvku a koksu pri vysokej teplote. V tomto prípade sa časť koksu, pozostávajúca z uhlíka, spája s atómom prvku v oxide a vytvára karbid. Druhá časť "berie" kyslík a tvorí oxid uhoľnatý. Táto metóda je veľmi energeticky náročná, pretože vyžaduje udržiavanie vysokej teploty (asi 1600-2500 stupňov) v reakčnej zóne.
Na získanie niektorých typov zlúčenín sa používajú alternatívne reakcie. Napríklad rozkladom zlúčeniny, ktorá v konečnom dôsledku produkuje karbid. Reakčný vzorec závisí od konkrétnej zlúčeniny, preto ho nebudeme rozoberať.
Pred ukončením nášho článku budeme diskutovať o niekoľkých zaujímavých karbidoch a budeme o nich hovoriť podrobnejšie.
Karbid sodný. Vzorec tejto zlúčeniny je C2Na2. Možno ho považovať skôr za acetylénid (to znamená produkt nahradenia atómov vodíka v acetyléne atómami sodíka) než za karbid. Chemický vzorec tieto jemnosti úplne neodráža, preto ich treba hľadať v štruktúre. Je to veľmi aktívna látka a pri akomkoľvek kontakte s vodou s ňou veľmi aktívne interaguje za vzniku acetylénu a zásady.
Karbid horčíka. Vzorec: MgC 2. Zaujímavé spôsoby, ako získať túto pomerne aktívnu zlúčeninu. Jeden z nich zahŕňa spekanie fluoridu horečnatého s karbidom vápnika pri vysokej teplote. V dôsledku toho sa získajú dva produkty: fluorid vápenatý a karbid, ktorý potrebujeme. Vzorec pre túto reakciu je pomerne jednoduchý a ak chcete, môžete si ho prečítať v odbornej literatúre.
Ak si nie ste istí užitočnosťou materiálu uvedeného v článku, nasledujúca časť je pre vás.
Ako to môže byť užitočné v živote?
Po prvé, znalosť chemických zlúčenín nemôže byť nikdy zbytočná. Vždy je lepšie byť vyzbrojený vedomosťami, ako zostať bez nich. Po druhé, čím viac viete o existencii určitých zlúčenín, tým lepšie rozumiete mechanizmu ich vzniku a zákonitostiam, ktoré umožňujú ich existenciu.
Skôr než prejdeme na koniec, rád by som dal niekoľko odporúčaní na štúdium tohto materiálu.
Ako to študovať?
Veľmi jednoduché. Toto je len časť chémie. A mal by sa študovať pomocou učebníc chémie. Začnite informáciami o škole a prejdite na podrobnejšie informácie z vysokoškolských učebníc a príručiek.
Záver
Táto téma nie je taká jednoduchá a nudná, ako sa na prvý pohľad zdá. Chémia môže byť vždy zaujímavá, ak v nej nájdete svoj účel.
Karbid (Carbidkohie, carbone de recuit) - je určitá chemická zlúčenina železa s uhlíkom, zodpovedajúca vzorcu Fe 3 C 4, nachádzajúca sa v dobre temperovanej oceli. Od staroveku je známe, že uhlík v liatine je v dvoch rôznych formách: a) vo forme grafitu, ktorý sa uvoľňuje pri pomalom chladnutí liatiny, a b) vo forme uhlíka chemicky viazaného na železo. Vďaka práci Rinmana, Carstena, Carona, Ockermana a ďalších, ktorí študovali vlastnosti kalenej a nekalenej ocele, sa ukázalo, že kombinovaný uhlík v týchto rôznych stavoch ocele je v dvoch formách. Jeden z nich, ktorý sa nachádza v dobre kalenej oceli, keď sa spracuje studenou a zriedenou kyselinou sírovou alebo chlorovodíkovou, takmer všetky poskytujú uhľovodíky alebo sa rozpúšťajú; druhý, nachádzajúci sa v dobre temperovanej oceli, zanecháva pri takejto úprave dosť významné usadeniny amorfného uhlíka, ktoré miznú až pri dlhšom vare. Prvý z nich je pomenovaný kaliaci uhlík(Hartungskohle) a druhý - cementový uhlík(Cementkohle). Caron tvrdil, že tmeliaci uhlík je voľný uhlík, ktorý sa spája so železom, t.j. mení sa na tvrdnúci uhlík, len vplyvom prudkého ochladzovania alebo úderov kladivom. Profesor Müller, ktorý vystavil oceľ pôsobeniu zriedenej kyseliny sírovej v atmosfére osvetľovacieho plynu, zistil, že hasiaci uhlík sa premenil na uhľovodík a zvyšok je špeciálna pevná látka s magnetickými vlastnosťami a pozostávajúca hlavne zo železa a uhlíka; okrem toho od ½ do 1 % vody a malé množstvo fosforu. Obsah uhlíka v týchto zvyškoch sa pohyboval v rozmedzí 6,6-7,7. V tom istom čase sa tejto problematike venovali anglickí vedci Abel a M. Dering, ktorí tiež dospeli k podobným výsledkom. Vo svojom výskume použili roztok kyseliny chrómovej pozostávajúci z 90 g. kyselina sírová zmiešaná so 100 gr. dichromodraselná soľ. Dospeli k tomuto záveru: a) že v neuhasenej alebo dobre temperovanej oceli je uhlík rovnomerne rozložený v celej hmote vo forme určitej chemickej zlúčeniny so železom, karbid, ktorého zloženie je Fe3C4; b) že v kalenej oceli je uhlík v amorfnom stave a netvorí so železom žiadnu špecifickú zlúčeninu. Ak uvoľníte kalenú oceľ, uhlík z amorfného stavu sa vráti späť do kombinácie so železom vo forme K. Keď sa kus ocele zahriaty na vysokú teplotu pomaly ochladí, vytvorí sa K a rovnomerne sa rozdelí po celom zvyšku železná hmota. Keď sa oceľ rýchlo ochladí, toto spojenie nemôže vzniknúť. Napokon Osmond a Werth, hoci iným spôsobom, tiež dospeli k rovnakému výsledku. Izoláciou uhlíkovej zlúčeniny z ocele pomocou Weilsovej metódy, teda rozkladom kusu ocele pomocou galvanického prúdu, získali zrazeninu, ktorá pozostávala z malých mikroskopických iskier priťahovaných magnetom a ako ukázala analýza, pozostávala zo železa, uhlíka. a určité množstvo vody. Ide o rovnakú zlúčeninu uhlíka so železom, ktorú Abel nazval K., Caron - cementový uhlík, Osmond a Werth - uhlíkové žíhanie (Glühkohle), Ledebourg - uhlík normálnej zlúčeniny uhlíka (gewöhnliche Carbidkohle); Sorby vo svojich mikroskopických štúdiách - perleťový komponent (perleťová zložka železa) a Howe - perlit (Perlyte), konečne, svadba - kryštalické železo (Krystalleysen). Osmond a Werth zo svojich mikroskopických štúdií dospeli k záveru, že uhlík, rovnomerne rozložený v oceli, tvorí v hmote kovu súvislú sieť, v ktorej priestoroch je umiestnené kovové železo. Oceľ sa podľa ich názoru tvorí z malých mnohostranných granúl mäkkého železa obklopených uhlíkovým železom, teda z jednotlivých článkov, ktorých jadro je mäkké železo a plášť je K. Tento K. slúži aj tie. spojivo pre susedné bunky. V kalenej oceli sú iskry uhlíka v malom množstve a v oddelenom stave, pričom uhlík v tomto prípade nehrá rolu škrupiny, ale je rovnomerne rozložený v celej hmote ocele. Ako pri väčšine chemických javov, aj tu pri tvorbe uhlíka alebo jeho prechode na tvrdnúci uhlík zaznamenávame pohlcovanie alebo uvoľňovanie tepla (pozri Rekalescencia), ku ktorému dochádza pri približne 700°. K. teda predstavuje určitú zlúčeninu, ktorá sa uvoľňuje pri pomalom a postupnom ochladzovaní ocele (zahriatej na svetločervené teplo) medzi 700° a 600°; podľa Osmonda je distribuované vo forme siete ohraničujúcej zrná mäkkého železa, hoci podľa Weddinga a Ledeboura je toto uhlíkaté železo naopak distribuované v hmote ocele vo forme zŕn. Literatúra:"Comptes Rendus" (zv. LVI, s. 43-211); „Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure“ (zv. XXII, s. 385); "Stahl und Eisen" (1888, zv. VIII, s. 291); "Metalurgia ocele"; M. Howe; "Stahl und Eisen" (1885, V. diel, s. 489; 1886, s. 379; 1887, s. 448; 1888, s. 369); „Banský časopis“ (1886, roč. III, s. 138; 1886, č. 9; 1888, č. 2 a 1889, č. 1); Osmond, "Transformation du Fer et du Carbonne dans les fers"; Osmond et Werth, "La theorie cellulaire des proprietés de l"acier" (v "Ann. des Mines", 1885, zv. 8, s. 5); F. Abel, "Carbon in Steel" (v "Engineering", 1886, zväzok XXXIV, str. A. Ržešotársky. Δ .
Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron. - S.-Pb.: Brockhaus-Efron. 1890-1907 .
Synonymá:Pozrite sa, čo je „Carbide“ v iných slovníkoch:
Špinavá látka s mimoriadne silným dusivým zápachom; zlúčenina železa a uhlíka. Kompletný slovník cudzích slov, ktoré sa začali používať v ruskom jazyku. Popov M., 1907. karbid karbid, m [lat. uhlíkové uhlie + gr. druh] (chemický). Spojenia... Slovník cudzích slov ruského jazyka
karbid- a, m. lat. karbo + gr. špeciálny typ eidos Kombinácia kovu a uhlíka. Karbid železa. Karbid vápnika. BAS 1. Karbid aya, oh. ♦ Karbidová lampa. Lampa, v ktorej horí acetylén, sa získava pôsobením vody na karbid vápnika. BAS 1....... Historický slovník galicizmov ruského jazyka
V závislosti od kontextu znamená: Karbid vápnika, zlúčenina používaná na výrobu acetylénu Karbid, ako zlúčenina kovu s uhlíkom, pozri Karbidy ... Wikipedia
Cementitový slovník ruských synoným. karbid podstatné meno, počet synoným: 1 cementit (1) ASIS Slovník synonym. V.N. Trishin. 2013… Slovník synoným
KARBID, karbid, mnoho. nie, manžel (z latinského uhlia carbo) (chemické). Výhodne spojenie prvkov kov s uhlíkom. Ushakovov vysvetľujúci slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Ušakovov vysvetľujúci slovník
CARBIDE (CARBIDE), huh, manžel. Chemická kombinácia uhlíka s kovmi a určitými nekovmi. | adj. karbid, oh, oh. Ozhegovov výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Ozhegovov výkladový slovník
- (Carbidkohle, carbone de recuit) je určitá chemická zlúčenina železa s uhlíkom, zodpovedajúca vzorcu Fe3C4, ktorá sa nachádza v dobre temperovanej oceli. Od staroveku je známe, že uhlík v liatine sa nachádza v dvoch... ... Encyklopédia Brockhausa a Efrona
Karbid- - zlúčenina kovov a niektorých nekovov s uhlíkom. Používa sa v technológii... Mikroencyklopédia ropy a zemného plynu
karbid- Chemická kombinácia uhlíka s jedným alebo viacerými kovovými prvkami. Technická príručka prekladateľa
karbid Predmety: metalurgia všeobecne EN karbid... - [کربيد] yu. moddai khimiyavi iborat az omezishi filiz bo uhlík; charogi karbid charoge, ki bo karbid meuzad...
Farhangi tafsiriya zaboni tokiki Karbid Karbid. Chemická zlúčenina uhlíka s jedným alebo viacerými kovovými prvkami. (Zdroj: “Kovy a zliatiny. Adresár.” Editoval Yu.P. Solntsev; NPO Professional, NPO Mir and Family; St. Petersburg, 2003) ...
knihy
- Slovník hutníckych pojmov Karbid kremíka. Nanotechnológia a aplikácia pre galvanické pokovovanie, Olga Polyakh, Bola vyvinutá nanotechnológia pre plazmovo-metalurgickú výrobu karbidu kremíka, bola vykonaná jej komplexná fyzikálno-chemická certifikácia, bola študovaná veľkostná závislosť vlastností,… Kategória: Technológia, strojárstvo, poľnohospodárstvo
KARBIDY Séria: Vydavateľ:
Prvýkrát neobvyklú zlúčeninu kovu s uhlíkom (K 2 C 2) získal v roku 1809 slávny anglický chemik Humphry Davy. V roku 1863 študoval francúzsky chemik Marcelin Berthelot vlastnosti iného karbidu - veľmi nestabilného a ľahko výbušného karbidu medi Cu 2 C 2 . V roku 1878 nemecký hutník F. Müller po rozpustení vzoriek ocele v zriedenej kyseline sírovej izoloval karbid železa Fe 3 C. Ale až koncom 19. storočia. Francúzsky chemik Henri Moissan, známy získavaním fluóru, syntetizoval mnohé z týchto nezvyčajných zlúčenín a študoval ich vlastnosti. Karbidy získaval zahrievaním zmesí dreveného uhlia s rôznymi kovmi, ich oxidmi či uhličitanmi na veľmi vysokú teplotu. Využil na to teplo voltaického oblúka v elektrickej peci vlastnej konštrukcie.
Karbidy, ako sa ukázalo, je možné získať nielen v laboratóriu. Ešte pred Moissanovou prácou objavil rakúsky vedec E. Weinschenk v roku 1889 v meteoritoch minerál kohenit, čo je zmiešaný karbid železa, kobaltu a niklu so zložením (FeNiCo) 3 C. A sám Moissan v roku 1904 objavil v prinesenom meteorite z Diablo Canyon v Arizone, tmavozelený minerál, ktorým je karbid kremíka SiC. Tento minerál bol na počesť vedca pomenovaný moissanit.
Predtým sa karbidy klasifikovali podľa odolnosti voči vode a kyselinám, ako aj podľa toho, aké plyny sa uvoľnili pri ich rozklade. Moderná klasifikácia zohľadňuje typ chemickej väzby medzi atómami v karbidoch - od toho závisia najmä fyzikálne a chemické vlastnosti. V súlade s touto klasifikáciou možno karbidy rozdeliť do troch skupín, ktoré sa svojimi vlastnosťami dosť výrazne líšia.
Do prvej skupiny patria takzvané soli podobné karbidy s iónovými väzbami. Tieto karbidy tvoria alkalické kovy a kovy alkalických zemín, hliník, prvky vzácnych zemín a aktinidy. Ich zloženie niekedy zodpovedá typickým valenciám kovov (Al 4 C 3) a niekedy nie (Be 2 C). Mnohé iónové karbidy možno získať priamo z prvkov (Ca + 2C ® CaC 2) alebo redukciou oxidov uhlíkom (CaO + 3C ® CaC 2 + CO). Iónová povaha väzby vedie k vysokej teplote topenia; napríklad karbid vápnika CaC 2 sa topí pri 2300 ° C, karbid tória ThC 2 - pri 2655 ° C. Iónové karbidy sa ľahko rozkladajú vodou alebo zriedenými kyselinami - hydrolyzujú. V tomto prípade vznikajú rôzne uhľovodíky a hydroxidy kovov. Najznámejším príkladom je výroba karbidu vápnika hydrolýzou acetylénu: CaC 2 + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + C 2 H 2. Acetylén sa uvoľňuje aj pri hydrolýze Na 2 C 2, K 2 C 2 atď. Preto možno takéto karbidy považovať za deriváty acetylénu, v ktorých sú atómy vodíka nahradené atómami kovu. V tomto prípade sú katióny kovov a anióny C2-2 umiestnené v zodpovedajúcich miestach kryštálovej mriežky. Soľný charakter týchto karbidov je potvrdený možnosťou ich elektrolýzy v roztavenom stave. Je zaujímavé poznamenať, že čistý karbid vápnika sú bezfarebné kryštály, aj keď ich nie je ľahké vidieť, pretože bežný technický produkt má hnedú až čiernu farbu.
Interakcia karbidov alkalických kovov s vodou je mimoriadne prudká. Takže ak sa karbid draselný jednoducho zaleje vodou, dôjde k prudkej reakcii, ktorá je sprevádzaná výbuchom takej sily, že uvoľnený acetylén sa okamžite rozloží s uvoľnením uhlia. Na uskutočnenie reakcie K2C2 + 2H20 ® 2KOH + C2H2 musí cez karbid pomaly prechádzať vodná para.
V niektorých prípadoch sa iónové karbidy tvoria priamo prechodom acetylénu cez roztoky kovových solí. Teda karbidy striebra, medi(I), zlata a ortuti, ktoré sa častejšie nazývajú acetylénidy. Acetylidy alkalických kovov možno pripraviť pôsobením acetylénu na voľné kovy. V suchej forme sa acetylénidy ťažkých kovov ľahko explozívne rozkladajú. Hydrolýza iónových karbidov iných kovov ukazuje, že „pochádzajú“ z iných uhľovodíkov. Napríklad hydrolýzou karbidu hliníka sa uvoľňuje metán: Al 4 C 3 + 12H 2 O ® 4Al(OH) 3 + 3CH 4 (hydrolyzuje sa aj karbid berýlia Be 2 C) a hydrolýzou karbidu horčíka vzniká metylacetylén: Mg 2 C3 + 4H20® 2Mg(OH)2 + HC≡C–CH3. Je zaujímavé, že karbid horčíka iného zloženia, MgC 2, pri hydrolýze produkuje len acetylén. Niekedy sa pri hydrolýze iónových karbidov uvoľňujú uhľovodíky spolu s vodíkom, ktorý čiastočne hydrogenuje nenasýtené uhľovodíky. Uvoľnením takmer rovnakého množstva vodíka a metánu sa karbid mangánu rozkladá: Mn 3 C + 6H 2 O ® 3Mn(OH) 2 + CH 4 + H 2. Karbidy kovov vzácnych zemín a tória pri rozklade zriedenými kyselinami neuvoľňujú čistý acetylén, ale jeho zmes s metánom, etylénom a inými uhľovodíkmi. Napríklad hydrolýzou karbidu céru CeC 2 vzniká zmes acetylénu a metánu v pomere 4:1, ako aj časť etylénu a kvapalných a pevných uhľovodíkov (zloženie produktov závisí od reakčných podmienok). Karbid uránu produkuje počas hydrolýzy ešte viac tekutých a pevných uhľovodíkov.
Uvoľňovanie uhľovodíkov počas hydrolýzy karbidov umožnilo D.I. Mendelejevovi predložiť takzvanú karbidovú teóriu pôvodu ropy v hlbinách Zeme z anorganických látok. Podľa Mendelejeva by sa v hlbinách zemegule mali nachádzať roztavené kovy, hlavne železo, ktoré spolu s uhlíkom produkuje karbid. Pri budovaní hôr vznikajú v zemskej kôre trhliny, ktorými voda preniká do hĺbky. Pôsobením na karbid železa a karbidy iných kovov voda (vo forme pary) vytvára uhľovodíky, napr.: 2FeC + 3H 2 O ® Fe 2 O 3 + C 2 H 4. Plynné uhľovodíky stúpajú cez rovnaké trhliny bližšie k povrchu, kde sa hromadia v poréznych vrstvách. Keď však v 60. rokoch. 20. storočia Zloženie ropných uhľovodíkov bolo podrobne študované, ukázalo sa, že zmes „umelých uhľovodíkov“ vznikajúca pri hydrolýze karbidov sa svojím zložením výrazne líši od prírodnej zmesi. Všetky oleje získané anorganicky sú navyše opticky neaktívne, zatiaľ čo prírodný olej je opticky aktívny. Na základe týchto, ale aj množstva iných faktov bola anorganická teória pôvodu ropy kritizovaná a mnohí vedci sa dnes domnievajú, že ropa má biologický pôvod.
Do druhej skupiny patria karbidy, ktoré tvoria prechodné kovy skupín IV–VII, ako aj kobalt, železo a nikel. Ide o zlúčeniny podobné kovu s odlišnou štruktúrou. V nich nie sú atómy uhlíka, ktoré majú malú veľkosť, navzájom spojené a nachádzajú sa v dutinách medzi atómami kovu. Rôzne usporiadania atómov kovu v kryštálovej mriežke vedú k rôznym zloženiam karbidov dokonca aj pre ten istý kov; napríklad chróm tvorí karbidy zloženia Cr 3 C 2, Cr 4 C, Cr 7 C 3 atď. Tieto karbidy (nazývajú sa intersticiálne karbidy) sa často vyznačujú vysokou tvrdosťou a veľmi vysokými teplotami tavenia. Napríklad karbidy tantalu a hafnia TaC a HfC sú najviac žiaruvzdorné zo známych látok (tavia sa pri 3985 a 3890 °C).
Karbidy podobné kovu majú vysokú elektrickú vodivosť a veľmi vysokú chemickú odolnosť voči agresívnemu prostrediu (mnohé z nich sa nerozpustia ani v aqua regia). Používajú sa na kalenie liatiny a ocele (karbidy železa, chrómu, volfrámu, molybdénu), ako aj na výrobu veľmi tvrdých zliatin, ktoré sa používajú na rezanie kovov (karbidy WC, TiC, TaC, VC, Cr 3 C 2). Napríklad tvrdé hroty fréz a vrtákov sú vyrobené z pobeditu - práškového spekaného karbidu volfrámu WC s prídavkom kovového kobaltu. Veľmi dôležitú úlohu zohráva karbid železa Fe 3 C (cementit) - pevné kryštály, ktoré sú súčasťou štruktúry liatiny a ocele.
WC z karbidu volfrámu sa používa aj na výrobu vrtákov, častí zariadení na výrobu syntetických diamantov a na nanášanie povlakov odolných voči opotrebovaniu na kovové povrchy. Karbid titánu je zaujímavý svojím nápadným prejavom nestechiometrie: zloženie tejto zlúčeniny je vyjadrené vzorcom TiC X, Kde X sa pohybuje od 0,49 do 1 ( cm. STOICHIOMETRIA). Táto látka, podobne ako karbid volfrámu, sa používa ako zložka žiaruvzdorných, žiaruvzdorných a tvrdých zliatin, na výrobu povlakov odolných voči opotrebeniu, na výrobu žiaruvzdorných téglikov, v ktorých je možné roztaviť takmer akýkoľvek kov (samotný karbid topia sa pri 3257 °C). Karbid titánu sa používa na obloženie vnútorných stien vysokoteplotných pecí.
Do tretej skupiny patria kovalentné karbidy. Sú tvorené kremíkom a bórom - susedmi uhlíka v periodickej tabuľke, ktoré sú mu blízke veľkosťou atómov aj elektronegativitou. Karbid kremíka SiC (odborný názov - karborundum) vo svojej čistej forme sú bezfarebné kryštály, ale nečistoty ho často farbia do rôznych farieb, dokonca aj na čierno. Táto zlúčenina je svojou štruktúrou podobná diamantu; Mriežku karbidu kremíka možno získať nahradením polovice atómov uhlíka atómami kremíka v mierne rozšírenej diamantovej mriežke. Táto látka má veľmi vysokú tvrdosť; okrem toho má vlastnosti polovodiča. Vyrábajú sa z neho brúsne tyče a kotúče, žiaruvzdorné materiály pre pece a zlievarenské stroje, vykurovacie telesá pre elektrické pece a polovodičové diódy.
Bór tvorí dva karbidy s presne známou štruktúrou - B 4 C a B 13 C 2. Najdôležitejší je prvý z nich – čierne lesklé kryštály, ktoré sú svojou tvrdosťou na druhom mieste za diamantom a nitridom bóru BN. Tento karbid sa používa na výrobu brúsnych a brúsnych materiálov a ako polovodič. Karbid obohatený o izotop 10 B sa používa ako absorbér neutrónov v jadrových reaktoroch.
Iľja Leenson