Карбид для чего нужен – Что такое карбид. Свойства карбида. Применение карбида

alexxlab | 08.08.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Карбид: формула, применение и свойства

На свете известно очень много разных химических соединений: порядка сотни миллионов. И все они, как люди, индивидуальны. Нельзя найти два вещества, у которых совпадали бы химические и физические свойства при разном составе.

Одними из интереснейших неорганических веществ, существующих на белом свете, являются карбиды. В данной статье мы обсудим их строение, физические и химические свойства, применение и разберём тонкости их получения. Но для начала немного об истории открытия.

История

Карбиды металлов, формулы которых мы приведём ниже, не являются природными соединениями. Это обусловлено тем, что их молекулы склонны распадаться при взаимодействии с водой. Поэтому здесь стоит говорить о первых попытках синтеза карбидов.

Начиная с 1849 имеются упоминания о синтезе карбида кремния, однако некоторые из этих попыток остаются непризнанными. Крупномасштабное производство начал в 1893 году американский химик Эдвард Ачесон по способу, который был затем назван его именем.

История синтеза карбида кальция также не отличается большим количеством сведений. В 1862 году его получил немецкий химик Фридрих Вёлер, нагревая сплавленный цинк и кальций с углём.

Теперь перейдём к более интересным разделам: химическим и физическим свойствам. Ведь именно в них заключена вся суть применения данного класса веществ.

Физические свойства

Абсолютно все карбиды отличаются своей твёрдостью. Например, одним из самых твёрдых веществ по шкале Мооса является карбид вольфрама (9 из 10 возможных баллов). К тому же эти вещества очень тугоплавкие: температура плавления некоторых из них достигает двух тысяч градусов.

Большинство карбидов химически инертны и взаимодействуют с небольшим количеством веществ. Они не растворимы ни в каких растворителях. Однако растворением можно считать взаимодействие с водой с разрушением связей и образованием гидроксида металла и углеводорода.

О последней реакции и многих других интересных химических превращениях с участием карбидов мы поговорим в следующем разделе.

Химические свойства

Почти все карбиды взаимодействуют с водой. Какие-то - легко и без нагревания (например, карбид кальция), а какие-то (например, карбид кремния) - при нагревании водяного пара до 1800 градусов. Реакционная способность при этом зависит от характера связи в соединении, о котором мы поговорим позже. В реакции с водой образуются разные углеводороды. Происходит это потому, что водород, содержащийся в воде, соединяется с углеродом, находящимся в карбиде. Понять, какой углеводород получится (а может получиться как предельное, так и непредельное соединение), можно, исходя из валентности содержащегося в исходном веществе углерода. Например, если у нас есть карбид кальция, формула которого CaC

2, мы видим, что он содержит ион C22-. Значит, к нему можно присоединить два иона водорода с зарядом +. Таким образом, получаем соединение C2H2 - ацетилен. Таким же образом из такого соединения, как карбид алюминия, формула которого Al4C3, получаем CH4. Почему не C3H12, спросите вы? Ведь ион имеет заряд 12-. Дело в том, что максимальное количество атомов водорода определяется формулой 2n+2, где n - количество атомов углерода. Значит, может существовать только соединение с формулой C
3
H8 (пропан), а тот ион с зарядом 12- распадается на три иона с зарядом 4-, которые и дают при соединении с протонами молекулы метана.

Интересными представляются реакции окисления карбидов. Они могут происходить как при воздействии сильных смесей окислителей, так и при обыкновенном горении в атмосфере кислорода. Если с кислородом всё понятно: получаются два окисда, то с другими окислителями интереснее. Всё зависит от природы металла, входящего в состав карбида, а также от природы окислителя. Например, карбид кремния, формула которого SiC, при взаимодействии со смесью азотной и плавиковой кислот образует гексафторкремниевую кислоту с выделением углекислого газа. А при проведении той же реакции, но с одной только азотной кислотой, получаем оксид кремния и углекислый газ. К окислителям также можно отнести галогены и халькогены. С ними взаимодействует любой карбид, формула реакции зависит только от его строения.

Карбиды металлов, формулы которых мы рассмотрели - далеко не единственные представители этого класса соединений. Сейчас мы подробнее рассмотрим каждое промышленно важное соединение этого класса и затем поговорим об их применении в нашей жизни.

Какие бывают карбиды?

Оказывается, карбид, формула которого, скажем, CaC2, существенно отличается по строению от SiC. И отличие это прежде всего в характере связи между атомами. В первом случае мы имеем дело с солеобразным карбидом. Назван этот класс соединений так потому, что ведёт себя фактически как соль, то есть способен диссоциировать на ионы. Такая ионная связь очень слабая, что и позволяет легко проводить реакцию гидролиза и многие другие превращения, включающие взаимодействия между ионами.

Другим, наверное, более промышленно важным видом карбидов являются ковалентные карбиды: такие как, например, SiC или WC. Они отличаются высокой плотностью и прочностью. А также тугоплавки и инертны к разбавленным химическим веществам.

Существуют также металлоподобные карбиды. Их скорее можно рассматривать как сплавы металлов с углеродом. Среди таких можно выделить, например, цементит (карбид железа, формула которого бывает разной, но в среднем она примерно такая: Fe3C) или чугун. Они имеют химическую активность, промежуточную по своей степени между ионными и ковалентными карбидами.

Каждый из этих подвидов обсуждаемого нами класса химических соединений имеет своё практическое применение. О том, как и где применяется каждый из них, мы поговорим в следующем разделе.

Практическое применение карбидов

Как мы уже обсудили, ковалентные карбиды имеют самый большой диапазон практических применений. Это и абразивные и режущие материалы, и композиционные материалы, используемые в разных областях (например, в качестве одного из материалов, входящих в состав бронежилета), и автодетали, и электронные приборы, и нагревательные элементы, и ядерная энергетика. И это далеко не полный список применений этих сверхтвёрдых карбидов.

Самое узкое применение имеют солеобразующие карбиды. Их реакцию с водой используют как лабораторный способ получения углеводородов. То, как это происходит, мы уже разобрали выше.

Наравне с ковалентными, металлоподобные карбиды имеют широчайшее применение в промышленности. Как мы уже говорили, таким металлоподобным видом обсуждаемых нами соединений являются стали, чугуны и прочие соединения металлов с вкраплениями углерода. Как правило, металл, находящийся в таких веществах, относится к классу d-металлов. Именно поэтому он склонен образовывать не ковалентные связи, а как бы внедряться в структуру металла.

На наш взгляд, практических применений у вышеперечисленных соединений более чем достаточно. Теперь взглянем на процесс их получения.

Получение карбидов

Первые два вида карбидов, которые мы рассмотрели, а именно ковалентные и солеобразные, получают чаще всего одним простым способом: реакцией оксида элемента и кокса при высокой температуре. При этом часть кокса, состоящего из углерода, соединяется с атомом элемента в составе оксида, и образует карбид. Другая часть "забирает" кислород и образует угарный газ. Такой способ очень энергозатратен, так как требует поддержания высокой температуры (порядка 1600-2500 градусов) в зоне реакции.

Для получения некоторых видов соединений используют альтернативные реакции. Например, разложение соединения, которое в конечном итоге даёт карбид. Формула реакции зависит от конкретного соединения, поэтому обсуждать её мы не будем.

Прежде чем завершить нашу статью, обсудим несколько интересных карбидов и поговорим о них подробнее.

Интересные соединения

Карбид натрия. Формула этого соединения C2Na2. Это можно представить скорее как ацетиленид (то есть продукт замещения атомов водорода в ацетилене на атомы натрия), а не карбид. Химическая формула полностью не отражает этих тонкостей, поэтому их надо искать в строении. Это очень активное вещество и при любом контакте с водой очень активно взаимодействует с ней с образованием ацетилена и щёлочи.

Карбид магния. Формула: MgC2. Интересны способы получения этого достаточно активного соединения. Один из них предполагает спекание фторида магния с карбидом кальция при высокой температуре. В результате этого получаются два продукта: фторид кальция и нужный нам карбид. Формула этой реакции достаточно проста, и вы можете при желании ознакомиться с ней в специализированной литературе.

Если вы не уверены в полезности изложенного в статье материала, тогда следующий раздел для вас.

Как это может быть полезно в жизни?

Ну, во-первых, знание химических соединений никогда не может быть лишним. Всегда лучше быть вооружённым знанием, чем остаться без него. Во-вторых, чем больше вы знаете о существовании определённых соединений, тем лучше понимаете механизм их образования и законы, которые позволяют им существовать.

Перед тем как перейти к окончанию, хотелось бы дать несколько рекомендаций по изучению этого материала.

Как это изучать?

Очень просто. Это ведь всего лишь раздел химии. И изучать его следует по учебникам химии. Начните со школьных сведений и переходите к более углублённым, из университетских учебников и справочников.

Заключение

Эта тема не такая простая и скучная, как кажется на первый взгляд. Химия всегда может стать интересной, если вы найдёте в ней свою цель.

fb.ru

Где найти карбид? Какие необходимы меры предосторожности?

Где найти карбид? Именно этим вопросом задавались все мужчины, будучи детьми. Карбид кальция образуется в результате взаимодействия оксида Ca и углерода под большой температурой. Часто его оставляют сварщики после проведения работ.

Как выглядит карбид?

Чтобы определить, где найти карбид на улице, нужно знать его физические свойства. Физически вещество является твердым, его цвет может быть темным, имея сероватый или коричневый оттенок. Цвет зависит от количества углерода. Также имеется специфический запах, который характеризует данное вещество.

По консистенции он твердый, но легко крошится, превращаясь в порошок. Если поднести спичку, то начнется горение с выделением углерода и разложением кальция. Правда, этого можно достичь при высоких температурах, например охотничьей спичкой.

Качественная реакция

Мало знаний о том, где найти карбид, необходимо удостовериться в подлинности вещества. Для качественной реакции понадобится всего лишь немного воды (на улице можно воспользоваться даже собственной слюной). При взаимодействии CaC2 происходит выделение метана и гидроксида кальция. Можно наблюдать характерное шипение, а если поднести в этот момент спичку — воспламенение.

Из-за бурной реакции с водой карбид разлагается от атмосферной влаги. Поэтому вопрос о том, где найти карбид кальция на улице, весьма спорный. Известно, что в чистом виде его не существует, данное соединение является в большей части искусственным, нежели природным.

Применение вещества

Кальция карбид активно применяется в промышленности. Он является катализатором в сфере синтеза органических соединений. С его помощью стало возможным синтезировать каучук за более низкую цену. Однако для этого вначале необходимо провести необходимые химические реакции для синтеза собственного карбида, а уже потом — каучука. Все больше химиков задаются вопросом о том, где найти карбид в природе, чтобы облегчить себе работу.

Карбид нашел свое применение в садоводстве. На его основе фермеры получают удобрение под названием цианид кальция. Применяется для улучшения роста корневой системы саженцев и взрослых растений.

Меры предосторожности

CaC2— нестабильное соединение, которое склонно взрываться. Дело в том, что кальций может вступить даже в реакцию с воздухом, а в результате реакции образуются летучие газы. Малейшая искра способна вызвать моментальное возгорание с выделением огромного количества тепла и метана, что повлечет за собой печальные последствия. Поэтому транспортировать вещество необходимо в герметичных контейнерах.

Любителям лайвхаков и «острых экспериментов» с карбидом стоит позаботиться о собственной безопасности. При работе с веществом следует надеть специальные перчатки, если взять карбид голыми руками, то их будет невозможно помыть. Реакция с водой вызывает не только выброс метана и теплоты, поэтому ожог кожи будет обеспечен.

Продается ли карбид?

Самым легким способом, где найти карбид, послужит специализированный хозяйственный магазин. Сейчас карбид кальция продается абсолютно спокойно, правда, не во всех магазинах он имеется в наличии. Его стоит покупать, если он необходим для дела, а не для экспериментов, способных нанести непоправимые увечья коже.

Интересные факты

Карбид кальция был впервые получен известным химиком Эдмундом Дэви. Ученый получал его путем нагревания уксусного кальция. В результате получался карбид кальция, но это не все. Знаменитый химик заметил, что при взаимодействии с водой выделяется бесцветный взрывоопасный газ, не имеющий запаха. Так был открыт всем известный ацетилен (он же метан или двуглеродистый водород). Это было одним из великих открытий в сфере органической химии, а позже дало начало производству органических соединений, таких как каучук, смола, стирол.

fb.ru

Где и для чего применяется карбид кальция

Карбид кальция – кристаллическое твердое вещество. На изломе продукт имеет кристаллический вид серого цвета с разнообразными оттенками, которые зависят от чистоты.

Внешне карбид представляет собой коричневое или темно-серое твердое вещество, которое отличается высокой степенью поглощения воды.

Даже при низкой температуре, во время взаимодействия с водой вещество разлагается с выделением большого количества тепла и ацетилена. Разложение карбида возможно и под воздействием атмосферной влаги. Получение карбида – это процесс сплавления в печи негашеной извести и кокса, после чего его оставляют затвердевать в изложницах. Далее карбид дробится на куски. Состав технического карбида кальция: 80% чистого карбида и примеси (углерод, кремнекислота, негашеная известь).

Карбид кальция http://moskva.all.biz/karbid-kalciya-bgg1001275 применяется для освещения и автогенных работ, а также для производства продуктов органического синтеза, ацетиленовой сажи и каучука.

Кроме того, из представленного вещества получают винилхлорид, уксусную кислоту, акрилонитрил, этилен, искусственные смолы, хлорпроизводные ацетилена, стирол и ацетон. С помощью карбида кальция получают цианамид кальция, т.е удобрение и карбидно-карбамидный регулятор роста растений. Ацетилен получают во время разложения карбида кальция с помощью воды, в качестве отхода получают гашеную известь. Разложение проходит быстро с выделением большого количества тепла.

Из одного килограмма карбида получают около 250 литров ацетилена, данная величина зависит от его грануляции и сорта. Таким образом, чем крупнее и чище карбид кальция, тем больше ацетилена будет получено во время разложения. Для данного процесса потребуется около 0.5 литров воды. Скорость разложения зависит от чистоты карбида, температуры, грануляции и степени очистки воды. 

20.09.2015 08:14

www.kremlinrus.ru

Карбид Википедия

Карби́ды — соединения металлов и неметаллов с углеродом. Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент (таким образом из карбидов исключаются такие соединения углерода, как оксиды, галогениды и т. п.)

Свойства

Карбиды — тугоплавкие твёрдые вещества. Они нелетучи и не растворимы ни в одном из известных растворителей. Карбиды бора и кремния (В4С и SiC), титана, вольфрама, циркония (TiC, WC и ZrC соответственно) обладают высокой твёрдостью, жаростойкостью, химической инертностью.

Применение

Карбиды применяют в производстве чугунов и сталей, керамики, различных сплавов, как абразивные и шлифующие материалы, как восстановители, раскислители, катализаторы и др. WC и TiC входят в состав твердых сплавов, из которых готовят режущий инструмент; карбид кальция СаС2 используют для получения ацетилена; из карбида кремния SiC (карборунд) готовят шлифовальные круги и другие абразивы; карбид железа Fe3C (цементит) входит в состав чугунов и сталей, из карбида вольфрама и карбида хрома производят порошки, используемые при газотермическом напылении.

Разновидности

Карбиды могут быть образованы разными органическими соединениями, а могут не иметь аналогов среди органических веществ. Есть, например, ацетилениды, метаниды и другие.

Карбиды подразделяются на следующие виды:

  • солеобразные (CaC2, Al4C3),
  • ковалентные (карборунд SiC),
  • металлоподобные (имеющие нестехиометрический состав, например, цементит (Fe3C)).

Солеобразные карбиды обычно разлагаются водой и кислотами с выделением углеводородов (некоторые очень бурно, например, карбиды натрия, калия, цезия). Ковалентные карбиды обычно химически инертны. Металлоподобные карбиды имеют промежуточную химическую активность.

Метаниды

Метаниды — ионные карбиды, являющиеся производными метана[1]. В воде или разбавленных кислотах разлагаются с образованием метана[1][2]. Примерами метанидов являются карбид алюминия (Al4C3), карбид бериллия (Be2C)[1] и карбид магния (Mg2C)[3]. В чистом виде бесцветны и прозрачны[2].

Ацетилениды

Ацетилениды — ионные карбиды, являющиеся производными ацетилена (этина). Активно гидролизуются с образованием ацетилена, наибольшее практическое значение имеет карбид (ацетиленид) кальция CaC2.

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

  • Косолапова Т. Я. Карбиды. М., 1968;
  • Самсонов Г. В., Косолапова Т. Я.,.Домасевич Л. Т. Свойства, методы получения и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе. Киев, 1974;
  • Высокотемпературные карбиды. Киев, 1975;
  • Карбиды и сплавы на их основе. Киев, 1976

wikiredia.ru

Из чего сделан карбид. Карбиды

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

КАРБИДЫ (от латинского carbo - уголь), соединение углерода с металлами, а также с бором и кремнием. По типу химической связи КАРБИДЫ делят на ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Ионные КАРБИДЫ (см. табл. 1) образуют металлы I и II гр. (соответственно М 2 С 2 и МС 2), РЗЭ и актиноиды (МС, М 2 С 3 , МС 2), а также Аl. В этих соединение атом С в зависимости от типа гибридизации (sp 3 , sp 2 или sp) образует ионы С 4- , (C=C 4- , (С=С=С) 4- , (C=C) 2- . Ковалентные КАРБИДЫ (см. табл. 2) образуют В и Si; атом С в этих соединение находится в состоянии sp-, sp 2 - и sp 3 -гибридизации. Металлoподобные КАРБИДЫ образуют переходные металлы IV-VII гр., Со, Ni и Fe. В этих КАРБИДЫ связь металл-углерод ионно-ковалентная, причем атом С отрицательно заряжен, связь металл - металл чисто металлическая, атомы С между собой не связаны.


КАРБИДЫ щелочных металлов кристаллизуются в решетках типа графита, атомы металлов размещаются между углеродными слоями, построенными из гексагoн. сетоколо КАРБИДЫ щел.-зем. металлов кристаллизуются в гранецентрир. тетрагон. решетке типа СаС 2 , карбиды РЗЭ, монокарбиды актиноидов и переходных металлов в гранецентрир. кубической типа NaCl, сесквикарбиды актиноидов М 2 С 3 в объемноцентрир. кубич. решетке типа Рu 2 С 3 . Ионные КАРБИДЫ щелочных металлов разлагаются при температуре около 800 °С, КАРБИДЫ щел.-зем. металлов в интервале 1800-2300°С, ковалентные КАРБИДЫ и металлоподобные разлагаются и плавятся при более высоких температурах. В периодической системе в пределах группы температуры плавления КАРБИДЫ возрастают с увеличением порядкового номера металла и обычно в 1,5-2 раза выше, чем температуры плавления соответствующих металлов. Это обусловлено высокой прочностью связи М - С. Металлоподобные КАРБИДЫ обладают металлич. проводимостью, для них характерен положит. температурный коэффициент r . Для сесквикарбидов величина r (достигает 500 мкОм * см) примерно на порядок выше, чем для дикарбидов и монокарбидов (20-50 мкОм * см). Дикарбиды РЗЭ также обладают металлич. свойствами. Карбиды В и Si, а также Be, Mg и Аl - полупроводники. Мех. свойства КАРБИДЫ зависят от прочности химической связи, степени ее ковалентности и межатомного расстояния. наиболее высокой твердостью обладают карбиды В, Si, Be, а также монокарбиды РЗЭ и переходных металлов; твердость последних уменьшается при переходе от КАРБИДЫ подгруппы IVа к КАРБИДЫ подгруппы VIa. Все КАРБИДЫ при комнатной температуре - хрупкие вещества, их пластич. деформация возможна в условиях всестороннего сжатия при очень высоких напряжениях. Ионные КАРБИДЫ разлагаются водой с образованием метана, ацетилена, метилацетилена или смеси углеводородов и гидроксида металла, например:

Аl 4 С 3 + 12Н 2 О : 4Аl(ОН) 3 + 3СН 4 ;

Na 2 C 2 + 2Н 2 О : 2NaOH + С 2 Н 2 ;

Mg 2 C 3 + 4Н 2 О : 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .

Ковалентные и металлоподобные КАРБИДЫ не разлагаются водой и большинством минеральных кислот и щелочей. Получают КАРБИДЫ из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких температурах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются порошки с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате реакции выделяется большое количество тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аr или Не) образуются ультрадисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. Восстановлением оксидов металлов производят наиболее важные соединения - бора карбиды, кремния карбиды, а также вольфрама карбиды, титана карбид и др. КАРБИДЫ переходных металлов. Газофазным способом получают КАРБИДЫ из химический соединение, которые испаряются, разлагаются, а затем восстанавливаются и взаимодействие друг с другом, например:

2МСl + 2ССl 4 + 5Н 2 : 2МС + 10НСl.

Чаще всего этот синтез осуществляют в плазме, получая дисперсные порошки. По металлотермодинамически способу оксиды металлов восстанавливают металлами (Mg, Al или Са) в присутствии углерода, например:

МО + С + Мg : МС + МgО.

Особо чистые КАРБИДЫ, не содержащие кислорода и азота, синтезируют взаимодействие С и металла в расплаве др. металла или сплава, например TiC получают в сплаве Fe Ni. Из ионных КАРБИДЫ наиболее важен кальция карбид СаС 2 , из ковалентных В 4 С и SiC. Металлоподобные КАРБИДЫ упрочняют чугун и сталь , они являются основой твердых вольфрама сплавов (WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) и др. твердых сплавов (TiC, VC, Сr 3 С 2 , ТаС), используемых для обработки металлов резанием. КАРБИДЫ применяют также как восстановители, раскислители и катализаторы, они входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов, в том числе керметов.

Химическая энциклопедия. Том 2 >>

Водородные соединения углерода

Химические свойства углерода.

В обычных условиях углерод (особенно алмаз) очень инертен и вступает во взаимодействие только с очень энергичными окислителями. При нагревании химическая активность углерода повышается. В аморфном виде уголь и кокс легко горят на воздухе, образуя углекислый газ CO 2 . При недостатке кислорода углерод окисляется только до СО. Алмаз способен гореть лишь в чистом кислороде при 700 - 800ºС. Эта способность углерода окисляться при нагревании используется при восстановлении многих металлов из их оксидов.

C + 2F 2 = CF 4 ; C + O 2 = CO 2 ; 2C + O 2 = 2CO;

C другими галогенами углерод непосредственно не соединяется, а соответствующие соединения получают косвенным путем. Четыреххлористый углерод получают пропусканием хлора через сероуглерод при 60ºС в присутствии катализатора FeS: CS 2 + 2Cl 2 = CCl 4 + 2S.

При высокой температуре углерод взаимодействует с серой, азотом и кремнием:

C + 2S = CS 2 ; 2C + N 2 = C 2 N 2 или (СN) 2 ; C + Si = SiC (2000ºС).

С металлами углерод реагирует при высоких температурах, образуя карбиды. Карбиды также можно получить при взаимодействии угля с оксидами металлов:

3C + CaO = CaC 2 + CO.

Углерод взаимодействует, как восстановитель, и с оксидами других металлов при нагревании: C + 2PbO = 2Pb + CO 2 .

Углерод растворяется только в кислотах-окислителях при нагревании:

С + 2H 2 SO 4 (конц.) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

C + 4HNO 3 (конц.) = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

Углеводороды являются достаточно стабильными, так как перекрывание малых по размеру валентных орбиталей велико, различие в электроотрицательностях углерода и водорода мало, поэтому образуются прочные ковалентные связи С−Н.

Прямой синтез метана (простейшего углеводорода) можно осуществить только в присутствии катализатора, например мелкодисперсного никеля. Разнообразие углеводородных соединений объясняется способностью углерода к образованию бесконечных линейных и разветвленных цепочек (−С−С−, >С=С

Сам метан не реагирует с водой, кислотами и щелочами, с кислородом взаимодействует только при поджигании. Ненасыщенные углеводороды являются более реакционноспособными, чем углеводороды ряда метана. Их примеси могут служить причиной самовоспламенения болотного газа (метана) в природных условиях.

С менее электроотрицательными элементами углерод образует соединения, которые называют карбидами. Их можно разделить на 3 группы.

Ионно-ковалентные карбиды (солеподобные) – к ним относят метаниды и ацетилениды. Метаниды можно рассматривать как производные метана, содержащие ион С −4 , например карбид бериллия Be 2 C или карбид алюминия Al 4 C 3 . Это тугоплавкие кристаллические вещества, которые реагируют с разбавленными кислотами с выделением метана:

Al 4 C 3 + 12HCl = 4AlCl 3 + 3CH 4 .

Ацетилениды - производные ацетилена состава М +1 2 С 2 , М +2 С 2 и М +3 2 (С 2) 3 , содержат ион С 2 −2 (где М – это s- и d-металлы I и II группы периодической системы или Al +3). Ацетилениды детонируют даже в сухом виде, разлагаются водой и разбавленными кислотами:

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 .

Солеподобные карбиды получают при взаимодействии оксидов металлов с графитом при высокой температуре:

CaO + 3C = CaC 2 + CO; 2 Al 2 O 3 +9C = Al 4 C 3 + 6CO.

Ацетилениды можно получить обменным взаимодействием ацетилена с солью соответствующего металла.

Металлоподобные карбиды – это карбиды d-металлов IV – VIII групп нестехиометрического состава, который изменяется в широких пределах; проявляют металлические свойства: металлический блеск, высокую твердость, высокие температуры плавления. Карбиды титана, ванадия, ниобия, молибдена и вольфрама характеризуются еще и высокой коррозионной устойчивостью.

Металлоподобные карбиды получают непосредственным взаимодействием металлов или их оксидов с углеродом в электропечах при высокой температуре:

3Fe + C = Fe 3 C; V 2 O 5 + 7C = 2VC + 5CO.

Карбиды состава M 3 C (где металл имеет небольшой радиус) термически и химически менее устойчивы, например, разлагаются разбавленными кислотами, выделяя смесь углеводородов с достаточно длинными цепями.

Ковалентные карбиды с атомной кристаллической решеткой – B 4 C и SiC – продукты частичного замещения атомов углерода в структуре алмаза на атомы бора или кремния. Карбид бора очень тверд, царапает алмаз, химически достаточно инертен. Карборунд по твердости близок к алмазу, но более хрупок, химически стоек и окисляется кислородом только при температуре свыше 1000ºС. При сплавлении со щелочью в присутствии кислорода карборунд разрушается с образованием карбоната и силиката. SiC растворяется только в смеси концентрированных плавиковой и азотной кислот, в царской водке.

Такие карбиды получают в электропечах при очень высокой температуре из смесей соответственно SiO 2 или B 2 O 3 с коксом, графитом или сажей.

Применение. Металлические карбиды придают сталям и чугунам твердость, износоустойчивость. Карбиды вольфрама и тантала используют для изготовления режущих инструментов и получения сверхтвердых сплавов. Карборунд используют как абразивный материал, как компонент огнеупорных материалов, в качестве стержней сопротивления в электронагревательных приборах.

КАРБИДЫ (от лат. carbo - уголь), соед. углерода с металлами, а также с бором и кремнием. По типу хим. связи К. делят на ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Ионные К. (см. табл. 1) образуют металлы I и II гр. (соотв. М 2 С 2 и МС 2), РЗЭ и актиноиды (МС, М 2 С 3 , МС 2), а также Аl. В этих соед. атом С в зависимости от типа гибридизации ( 3 , sp 2 или sp ) образует ионы С 4- , (C=C 4- , (С=С=С) 4- , (C=C) 2- . Ковалентные К. (см. табл. 2) образуют В и Si; атом С в этих соед. находится в состоянии и sp 3 -гибридизации. Металлoподобные К. образуют переходные металлы IV-VII гр., Со, Ni и Fe. В этих К. связь металл-углерод ионно-ковалентная, причем атом С отрицательно заряжен, связь металл - металл чисто металлическая, атомы С между собой не связаны.


К. щелочных металлов кристаллизуются в решетках типа графита, атомы металлов размещаются между углеродными слоями, построенными из гексагoн. сеток. К. щел.-зем. металлов кристаллизуются в гранецентрир. тетрагон. решетке типа СаС 2 , карбиды РЗЭ, монокарбиды актиноидов и переходных металлов в гранецентрир. кубической типа NaCl, сесквикарбиды актиноидов М 2 С 3 в объемноцентрир. кубич. решетке типа Рu 2 С 3 . Ионные К. щелочных металлов разлагаются при т-ре ок. 800 °С, К. щел.-зем. металлов в интервале 1800-2300°С, ковалентные К. и металлоподобные разлагаются и плавятся при более высоких т-рах. В периодич. системе в пределах группы т-ры плавления К. возрастают с увеличением порядкового номера металла и обычно в 1,5-2 раза выше, чем т-ры плавления соответствующих металлов. Это обусловлено высокой прочностью связи М-С. Металлоподобные К. обладают металлич. проводимостью, для них характерен положит. температурный коэф. r. Для сесквикарбидов величина r (достигает 500 мкОм. см) примерно на порядок выше, чем для дикарбидов и монокарбидов (20-50 мкОм. см). Дикарбиды РЗЭ также обладают металлич. св-вами. Карбиды В и Si, а также Be, Mg и Аl - полупроводники. Мех. св-ва К. зависят от прочности хим. связи, степени ее ковалентности и межатомного расстояния. наиб. высокой твердостью обладают карбиды В, Si, Be, а также монокарбиды РЗЭ и переходных металлов; твердость последних уменьшается при переходе от К. подгруппы IVа к К. подгруппы VIa. Все К. при комнатной т-ре - хрупкие в-ва, их пластич. деформация возможна в условиях всестороннего сжатия при очень высоких напряжениях. Ионные К. разлагаются водой с образованием метана, ацетилена, метилацетилена или смеси углеводородов и гидроксида металла, напр.:

Аl 4 С 3 + 12Н 2 О: 4Аl(ОН) 3 + 3СН 4 ;

Na 2 C 2 + 2Н 2 О: 2NaOH +С 2 Н 2 ;

Mg 2 C 3 + 4Н 2 О: 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .

Ковалентные и металлоподобные К. не разлагаются водой и большинством минер. к-т и щелочей. Получают К. из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких т-рах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются порошки с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате р-ции выделяется большое кол-во тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аr или Не) образуются ультрадисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. Восстановлением оксидов металлов производят наиб. важные соед . - бора карбиды, кремния карбиды, а также вольфрама карбиды, титана карбид и др. К. переходных металлов. Газофазным способом получают К. из хим. соед., к-рые испаряются, разлагаются, а затем восстанавливаются и взаимод. друг с другом, напр.:

2МСl + 2ССl 4 + 5Н 2: 2МС + 10НСl.

Чаще всего этот синтез осуществляют в плазме, получая дисперсные порошки. По металлотермич. способу оксиды металлов восстанавливают металлами (Mg, Al или Са) в присут. углерода, напр.:

МО + С + Мg: МС + МgО.

Особо чистые К., не содержащие кислорода и азота, синтезируют взаимод. С и металла в расплаве др. металла или сплава, напр. TiC получают в сплаве Fe Ni. Из ионных К. наиб. важен кальция карбид СаС 2 , из ковалентных В 4 С и SiC. Металлоподобные К. упрочняют чугун и сталь , они являются основой твердых вольфрама сплавов (WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) и др. твердых сплавов (TiC, VC, Сr 3 С 2 , ТаС), используемых для обработки металлов резанием. К. применяют также как восстановители, раскислители и катализаторы, они входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов, в т. ч. керметов. Лит.: Стормс Э., Тугоплавкие карбиды, пер. с англ., М., 1970; Гольдшмидт X., Сплавы внедрения, пер. с англ., в. 1-2, М, 1971, Тот Л., Карбиды и нитриды переходных металлов, пер. с англ., М, 1974. Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор В. С., Физическое материаловедение карбидов, К., 1974, Высокотемпературные карбиды, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1975, Карбиды и сплавы на их основе, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1976, Свойства, получение и применение тугоплавких соединений, Справочник, под ред. Т. Я. Косолаповой. М, 1986, П. С. Кислый.

Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия Под ред. И. Л. Кнунянца 1988

Карбид для сварки – вначале 80-х даже маленький кусочек этого вещества был настоящим сокровищем. Его обладатель поднимал свой «дворовой» статус до высоты ближайшей многоэтажки. Но наше поколение выросло и посмотрело на многие вещи под другим углом. В том числе и на карбид кальция. И сейчас это уже не сокровище, а источник ацетилена для газосварочного аппарата.

Как используют карбид кальция?

Рецепт карбидной бомбы мы приводить не будем. Нас интересует «гражданское» использование этого материала в формате «карбид-сварка». Эта схема употребления карбида предполагает контролируемое замачивание данного вещества в герметичной емкости, с последующим сбором продукта гидратации – горючего газа ацетилена.

Сам процесс использования карбида кальция выглядит следующим образом:

  • Куски карбида загружают в корзину. Причем оптимальный размер кусков – 8 сантиметров в диаметре. Такие «камни» обеспечат оптимальный режим генерацию ацетилена. А вот карбидную пыль в генераторе использовать нельзя – камешки диаметром менее 2 миллиметров выделяют газ практически мгновенно, что приводит к риску взрывной разгерметизации устройства.
  • Корзину помещают в аппарат, предварительно заполненный водой, горловину которого закрывают крышкой-траверсой с винтом поперечной подачи.
  • Вращая маховик винта, вы погружаете корзину с карбидом в воду и даете старт процессу генерации ацетилена. Причем крупнокусковой карбид кальция — для сварки, напомним еще раз, нужен именно такой тип вещества — начинает «таять» постепенно и, увеличивая или уменьшая глубину погружения, можно управлять интенсивностью генерации горючего газа, поддерживая нужный уровень давления в горелке сварочного аппарата.

Таким образом, можно сказать, что карбид в сварке играет роль твердого «топлива», питающего ацетиленовый генератор. И без этого вещества использование ацетиленовых горелок было бы весьма затруднительно.

Ведь заполненную горючим веществом емкость под давлением (баллон) очень сложно транспортировать. А кусковой карбид достаточно сложить в железную банку, закрыть герметичной крышкой и перевозить на любые расстояния, поддерживая нулевую влажность материала.

Собственно, безопасность транспортировки и низкая цена карбида для сварки, килограмм которого выделяет до 250 литров ацетилена, поддерживают данную архаичную технологию стыковки металла даже в наше время высоких технологий. Согласитесь: мобильный сварочный аппарат или резак, функционирующий практически на твердом топливе, выглядит более чем привлекательно. Тем более, что в «разобранном» виде генератор абсолютно безопасен.

Впрочем, работа с карбидом требует соблюдения некоторых правил безопасности. Ведь этот материал относится к достаточно опасным веществам.

Техника безопасности при использовании карбида кальция

На «заряженные» ацетиленовые генераторы распространяются те же правила, что действуют и в случае работы с прочими взрывоопасными баллонами. То есть, генератор ацетилена следует держать в вертикальном положении, используя только в случае отсутствия видимых повреждений корпуса (вмятин, трещин и так далее).

Кроме того, ацетиленовые генераторы нельзя использовать в подвалах или плохо проверчиваемых помещениях. Ведь этот горючий газ может взорваться от малейшей искры. Поэтому карбид кальция нужно оградить от контакта даже с атмосферной влагой.

Неиспользованный карбид, извлеченный из корзины генератора после окончания сварки, выбрасывают в специальный бункер. Повторное использование «подмоченного» материала не допускается.

И, да, возле генератора ацетилена категорически запрещается: курить, использовать для резки заготовок болгарку, включать электродуговой сварочный аппарат, разводить костры или просто поджигать горелку этого же аппарата. Отойдите от места сварки, как минимум на 10 метров.

Кстати, минимальная длина шланга от генератора до горелки равна именно 10 метрам.

(от латинского carbo – уголь) – соединения углерода с металлами, а также с бором и кремнием. Эти соединения обладают удивительным разнообразием физических и химических свойств. Так, карбид золота Au 2 C 2 взрывается уже при попытке пересыпать его с листочка фильтровальной бумаги, на котором он был высушен. С другой стороны, карбиды некоторых элементов (например, бора и тантала) не разлагаются даже при температуре белого каления и настолько химически инертны, что на них не действует царская водка, а по твердости они приближаются к алмазу!

Впервые необычное соединение металла с углеродом (К 2 С 2) получил в 1809 знаменитый английский химик Гемфри Дэви. В 1863 французский химик Марселен Бертло изучил свойства другого карбида – очень неустойчивого и легко взрывающегося карбида одновалентной меди Cu 2 C 2 . В 1878 немецкий металлург Ф.Мюллер, растворив образцы стали в разбавленной серной кислоте, выделил карбид железа Fe 3 C. Но только в конце 19 в. французский химик Анри Муассан, прославившийся получением фтора, синтезировал многие из этих необычных соединений и изучил их свойства. Он получал карбиды, нагревая до очень высокой температуры смеси древесного угля с разными металлами, их оксидами или карбонатами. Для этого он использовал жар вольтовой дуги в электрической печи собственной конструкции.

Карбиды, как оказалось, можно получить не только в лаборатории. Еще до работ Муассана австрийский ученый Э.Вайнсхенк в 1889 открыл в метеоритах минерал когенит, представляющий собой смешанный карбид железа, кобальта и никеля состава (FeNiCo) 3 C. А сам Муассан в 1904 обнаружил в метеорите, привезенном из каньона Диабло в штате Аризона, темно-зеленый минерал, представляющий собой карбид кремния SiC. Этот минерал в честь ученого назвали муассанитом.

Раньше карбиды классифицировали по их устойчивости к действию воды и кислот, а также по тому, какие газы выделяются при их разложении. Современная классификация учитывает тип химической связи между атомами в карбидах – именно от этого зависят в основном физические и химические свойства. В соответствии с этой классификацией, карбиды можно разделить на три группы, которые довольно сильно отличаются по своим свойствам.

К первой группе относятся так называемые солеобразные карбиды с ионной связью. Эти карбиды образуют щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, редкоземельные элементы, а также актиноиды. Их состав иногда соответствует типичным валентностям металлов (Al 4 C 3), а иногда – нет (Ве 2 С). Многие ионные карбиды можно получить непосредственно из элементов (Са + 2С ® СаС 2) или восстановлением оксидов углеродом (СаО + 3С ® СаС 2 + СО). Ионный характер связи приводит к высокой температуре плавления; например, карбид кальция СаС 2 плавится при 2300° С, карбид тория ThC 2 – при 2655° С. Водой или разбавленными кислотами ионные карбиды легко разлагаются – гидролизуются. При этом образуются различные углеводороды и гидроксид металла. Самый известный пример – получение ацетиленагидролизом карбида кальция: СаС 2 + 2Н 2 О ® Ca(OH) 2 + С 2 Н 2 . Ацетилен выделяется также при гидролизе Na 2 C 2 , К 2 С 2 и др. Поэтому такие карбиды можно рассматривать как производные ацетилена, в которых атомы водорода замещены атомами металла. При этом катионы металла и анионы С 2 –2 размещаются в соответствующих узлах кристаллической решетки. Солеобразный характер этих карбидов подтверждается возможностью их электролиза в расплавленном состоянии. Интересно отметить, что чистый карбид кальция – бесцветные кристаллы, хотя увидеть их непросто, так как обычный технический продукт имеет цвет от бурого до черного.

Взаимодействие карбидов щелочных металлов с водой протекает исключительно бурно. Так, если карбид калия просто облить водой, произойдет бурная реакция, которая сопровождается взрывом такой силы, что выделяющийся ацетилен сразу же разлагается с выделением угля. Чтобы провести реакцию К 2 С 2 + 2Н 2 О ® 2КОН + С 2 Н 2 , надо медленно пропускать над карбидом водяной пар.

В ряде случаев карбиды ионного типа образуются непосредственно при пропускании ацетилена через растворы солей металлов. Так карбиды серебра, меди(I), золота и ртути, которые чаще называют ацетиленидами. Ацетилениды щелочных металлов можно получить действием ацетилена на свободные металлы. В сухом виде ацетилениды тяжелых металлов легко разлагаются со взрывом. Гидролиз ионных карбидов других металлов показывает, что они «происходят» из других углеводородов. Например, при гидролизе карбида алюминия выделяется метан: Al 4 C 3 + 12H 2 O ® 4Al(OH) 3 + 3CH 4 (так же гидролизуется карбид бериллия Ве 2 С), а при гидролизе карбида магния получается метилацетилен: Mg 2 C 3 + 4H 2 O ® 2Mg(OH) 2 + НС=С–СН 3 . Интересно, что карбид магния другого состава, MgC 2 , дает при гидролизе только ацетилен. Иногда при гидролизе ионных карбидов углеводороды выделяются совместно с водородом, который частично гидрирует непредельные углеводороды. С выделением почти равных количеств водорода и метана разлагается карбид марганца: Mn 3 C + 6H 2 O ® 3Mn(OH) 2 + CH 4 + H 2 . Карбиды редкоземельных металлов и тория при разложении разбавленными кислотами выделяют не чистый ацетилен, а его смесь с метаном, этиленом и другими углеводородами. Например, при гидролизе карбида церия СеС 2 получается смесь ацетилена с метаном в соотношении 4:1, а также немного этилена и жидких и твердых углеводородов (состав продуктов зависит от условий проведения реакции). Еще больше жидких и твердых углеводородов дает при гидролизе карбид урана.

Выделение углеводородов при гидролизе карбидов позволило Д.И.Менделееву выдвинуть так называемую карбидную теорию происхождения нефти в глубинах Земли из неорганических веществ. По представлению Менделеева, в глубинах земного шара должны быть расплавленные металлы, в основном железо, которое с углеродом дает карбид. Во время горообразования в земной коре образуются трещины, по которым в глубины проникает вода. Воздействуя на карбид железа и карбиды других металлов, вода (в виде пара) образует углеводороды, например: 2FeC + 3H 2 O ® Fe 2 O 3 + C 2 H 4 . Газообразные углеводороды по тем же трещинам поднимаются ближе к поверхности, где скапливаются в пористых пластах. Однако когда в 60-е гг. 20 в. был подробно изучен состав углеводородов нефти, оказалось, что смесь «искусственных углеводородов», образующихся при гидролизе карбидов, по своему составу резко отличается от природной смеси. Кроме того, все нефти, полученные неорганическим путем, оптически неактивны, тогда как природная нефть оптически активна. На основании этих, а также ряда других фактов неорганическая теория происхождения нефти была подвергнута критике, и в настоящее время многие ученые полагают, что нефть имеет биологическое происхождение.

Ко второй группе относятся карбиды, которые образуют переходные металлы IV–VII групп, а также кобальт, железо и никель. Это металлоподобные соединения с другой структурой. В них атомы углерода, имеющие небольшие размеры, не связаны друг с другом и располагаются в пустотах между атомами металлов. Различная упаковка атомов металла в кристаллической решетке приводит к разному составу карбидов даже для одного и того же металла; например, хром образует карбиды состава Cr 3 C 2 , Cr 4 C, Cr 7 C 3 и др. Эти карбиды (их называют карбидами внедрения) часто отличаются большой твердостью и очень высокими температурами плавления. Например, карбиды тантала и гафния TaC и HfC – наиболее тугоплавкие из известных веществ (плавятся при 3985 и 3890° С соответственно).

Металлоподобные карбиды обладают высокой электропроводностью и очень высокой химической стойкостью к агрессивным средам (многие из них не растворяются даже в царской водке). Они используются для упрочнения чугуна и стали (карбиды железа, хрома, вольфрама, молибдена), а также для производства очень твердых сплавов, которые применяют для обработки металлов резанием (карбиды WC, TiC, TaC, VC, Cr 3 C 2). Например, твердые наконечники резцов, сверл делают из победита – спеченного порошка карбида вольфрама WC с добавкой металлического кобальта. Очень важную роль играет карбид железа Fe 3 C (цементит) – твердые кристаллы, входящие в структуру чугуна и стали.

Карбид вольфрама WC используют также для изготовления буровых коронок, деталей аппаратуры для производства синтетических алмазов, для нанесения износостойких покрытий на поверхности металлов. Карбид титана интересен ярким проявлением нестехиометрии: состав этого соединения выражается формулой TiC х , где х колеблется в пределах от 0,49 до 1 (см . СТЕХИОМЕТРИЯ). Это вещество, как и карбид вольфрама, используют как компонент жаропрочных, жаростойких и твердых сплавов, для получения износостойких покрытий, для изготовления тугоплавких тиглей, в которых можно плавить почти любые металлы (сам карбид плавится при 3257° С). Карбидом титана выкладывают внутренние стенки высокотемпературных печей.

К третьей группе относятся ковалентные карбиды. Их образуют кремний и бор – соседи углерода по периодической таблице, близкие к нему как по размеру атомов, так и по электроотрицательности. Карбид кремния SiC (техническое название – карборунд) в чистом виде – бесцветные кристаллы, но примеси часто окрашивают его в различные цвета, вплоть до черного. По своей структуре это соединение аналогично алмазу; решетку карбида кремния можно получить, если в немного расширенной решетке алмаза заменить половину атомов углерода на атомы кремния. Это вещество обладает очень высокой твердостью; помимо этого оно имеет свойства полупроводника. Из него делают шлифовальные бруски и круги, огнеупорные материалы для печей и литейных машин, нагревательные элементы для электропечей, полупроводниковые диоды.

Бор образует по два карбида с точно известной структурой – В 4 С и В 13 С 2 . Наибольшее значение имеет первый из них – черные блестящие кристаллы, которые по твердости уступают лишь алмазу и нитриду бора BN. Этот карбид применяют для изготовления абразивных и шлифовальных материалов и в качестве полупроводника. Карбид, обогащенный изотопом 10 В, используется как поглотитель нейтронов в ядерных реакторах.

Косолапова Т.Я. Карбиды . М., 1968
Самсонов Г.В., Косолапова Т.Я.,.Домасевич Л.Т. Свойства, методы получения и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе . Киев, 1974
Высокотемпературные карбиды . Киев, 1975
Карбиды и сплавы на их основе . Киев, 1976

kasvs.ru

КАРБИДЫ - это... Что такое КАРБИДЫ?

(от лат. carbo - уголь), соед. углерода с металлами, а также с бором и кремнием. По типу хим. связи К. делят на ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Ионные К. (см. табл. 1) образуют металлы I и II гр. (соотв. М 2 С 2 и МС 2), РЗЭ и актиноиды (МС, М 2 С 3, МС 2), а также Аl. В этих соед. атом С в зависимости от типа гибридизации (3, sp2 или sp) образует ионы С 4-, (C=C4-, (С=С=С)4-, (C=C)2-. Ковалентные К. (см. табл. 2) образуют В и Si; атом С в этих соед. находится в состоянии 2-> и sp3 -гибридизации. Металлoподобные К. образуют переходные металлы IV-VII гр., Со, Ni и Fe. В этих К. связь металл-углерод ионно-ковалентная, причем атом С отрицательно заряжен, связь металл - металл чисто металлическая, атомы С между собой не связаны.

К. щелочных металлов кристаллизуются в решетках типа графита, атомы металлов размещаются между углеродными слоями, построенными из гексагoн. сеток. К. щел.-зем. металлов кристаллизуются в гранецентрир. тетрагон. решетке типа СаС 2, карбиды РЗЭ, монокарбиды актиноидов и переходных металлов в гранецентрир. кубической типа NaCl, сесквикарбиды актиноидов М 2 С 3 в объемноцентрир. кубич. решетке типа Рu2 С 3. Ионные К. щелочных металлов разлагаются при т-ре ок. 800 °С, К. щел.-зем. металлов в интервале 1800-2300°С, ковалентные К. и металлоподобные разлагаются и плавятся при более высоких т-рах. В периодич. системе в пределах группы т-ры плавления К. возрастают с увеличением порядкового номера металла и обычно в 1,5-2 раза выше, чем т-ры плавления соответствующих металлов. Это обусловлено высокой прочностью связи М-С. Металлоподобные К. обладают металлич. проводимостью, для них характерен положит. температурный коэф. r. Для сесквикарбидов величина r (достигает 500 мкОм. см) примерно на порядок выше, чем для дикарбидов и монокарбидов (20-50 мкОм. см). Дикарбиды РЗЭ также обладают металлич. св-вами. Карбиды В и Si, а также Be, Mg и Аl - полупроводники. Мех. св-ва К. зависят от прочности хим. связи, степени ее ковалентности и межатомного расстояния. наиб. высокой твердостью обладают карбиды В, Si, Be, а также монокарбиды РЗЭ и переходных металлов; твердость последних уменьшается при переходе от К. подгруппы IVа к К. подгруппы VIa. Все К. при комнатной т-ре - хрупкие в-ва, их пластич. деформация возможна в условиях всестороннего сжатия при очень высоких напряжениях. Ионные К. разлагаются водой с образованием метана, ацетилена, метилацетилена или смеси углеводородов и гидроксида металла, напр.:

Аl4 С 3 + 12Н 2 О : 4Аl(ОН)3 + 3СН 4;

Na2C2 + 2Н 2 О : 2NaOH +С 2 Н 2;

Mg2C3 + 4Н 2 О : 2Mg(OH)2 + С 3 Н 4.

Ковалентные и металлоподобные К. не разлагаются водой и большинством минер. к-т и щелочей. Получают К. из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких т-рах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются порошки с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате р-ции выделяется большое кол-во тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аr или Не) образуются ультрадисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. Восстановлением оксидов металлов производят наиб. важные соед . - бора карбиды, кремния карбиды, а также вольфрама карбиды, титана карбид и др. К. переходных металлов. Газофазным способом получают К. из хим. соед., к-рые испаряются, разлагаются, а затем восстанавливаются и взаимод. друг с другом, напр.:

2МСl + 2ССl4 + 5Н 2 : 2МС + 10НСl.

Чаще всего этот синтез осуществляют в плазме, получая дисперсные порошки. По металлотермич. способу оксиды металлов восстанавливают металлами (Mg, Al или Са) в присут. углерода, напр.:

МО + С + Мg : МС + МgО.

Особо чистые К., не содержащие кислорода и азота, синтезируют взаимод. С и металла в расплаве др. металла или сплава, напр. TiC получают в сплаве Fe Ni. Из ионных К. наиб. важен кальция карбид СаС 2, из ковалентных В 4 С и SiC. Металлоподобные К. упрочняют чугун и сталь [Fe3C, (Fe,Cr)3C, Fe2W2C, (Fe,Cr,Mo)23C6], они являются основой твердых вольфрама сплавов(WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) и др. твердых сплавов (TiC, VC, Сr3 С 2, ТаС), используемых для обработки металлов резанием. К. применяют также как восстановители, раскислители и катализаторы, они входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов, в т. ч. керметов. Лит.: Стормс Э., Тугоплавкие карбиды, пер. с англ., М., 1970; Гольдшмидт X., Сплавы внедрения, пер. с англ., в. 1-2, М, 1971, Тот Л., Карбиды и нитриды переходных металлов, пер. с англ., М, 1974. Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор В. С., Физическое материаловедение карбидов, К., 1974, Высокотемпературные карбиды, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1975, Карбиды и сплавы на их основе, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1976, Свойства, получение и применение тугоплавких соединений, Справочник, под ред. Т. Я. Косолаповой. М, 1986, П. С. Кислый.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988.

dic.academic.ru

КАРБИД - это... Что такое КАРБИД?

  • КАРБИД — зловонное вещество с чрезвычайно сильным удушливым запахом; соединение железа с углеродом. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. карбид карбида, м [лат. carbo уголь + гр. вид] (хим.). Соединения …   Словарь иностранных слов русского языка

  • карбид — а, м. carbide m. <лат. carbo + гр. eidos вид спец. Соединение металла с углеродом. Карбид железа. Карбид кальция. БАС 1. Карбидный ая, ое. ♦ Карбидная лампа. Лампа, в которой горит ацетилен, получаем действием воды на карбид кальция. БАС 1.… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Карбид — в зависимости от контекста означает: Карбид кальция, соединение, используемое для производства ацетилена Карбид, как соединение металла с углеродом, см. Карбиды …   Википедия

  • карбид — цементит Словарь русских синонимов. карбид сущ., кол во синонимов: 1 • цементит (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • КАРБИД — КАРБИД, а, муж. Химическое соединение углерода с металлами и нек рыми неметаллами. | прил. карбидный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • Карбид — (Carbidkohle, carbone de recuit) представляет собойопределённое химическое соединение железа с углеродом, соответствующееформуле Fe3C4, встречается в хорошо отпущенной стали. С давних времёнбыло известно, что углерод в чугуне находится в двух… …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • Карбид — – соединение металлов и некоторых неметаллов с углеродом. Применяется в технике …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • карбид — Химическое соединение углерода с одним или более металлическими элементами. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN carbide …   Справочник технического переводчика

  • карбид — [کربيد] ю. моддаи химиявӣ иборат аз омезиши филиз бо карбон; чароғи карбид чароғе, ки бо карбид месӯзад …   Фарҳанги тафсирии забони тоҷикӣ

  • Карбид — Carbide Карбид. Химическое соединение углерода с одним или более металлическими элементами. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) …   Словарь металлургических терминов

  • dic.academic.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о