Карбіди

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Карбід)
Перейти до: навігація, пошук
Карбід кальцію

Карбі́ди (рос. карбиды, англ. carbide, carbonide; нім. Karbide n pl) — бінарні сполуки карбону з металами, бором та силіцієм (наприклад, карбід заліза, карбід кальцію).

Загальний опис[ред.ред. код]

Тверді крихкі важкоплавкі речовини, нерозчинні без руйнування в жодному з розчинників. Багато карбідів належить до сполук з найвищими температурами плавлення: TaC (3985 °C), HfC(3890 °C), NbC (3613 °C) тощо.

Сполуки Карбону з елементами меншої або майже рівної електронегативності. Основні типи:

-сольові(солеподібні) карбіди(saline carbides), які дають при гідролізі СН4, пр., Ве2C, Al4C3; сольові карбіди, які містять йон [С≡С]2–, пр., Na2C2, K2C2, M2C2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba), Ag2C2, Cu2C2, під дією води виділяють ацетилен; сольові карбіди, які містять йон[С=С=С]4–, зустрічаються рідко, це зокрема Mg2C3, що при гідролізі виділяє пропін;

— карбіди включення; утворюються при нагріванні С з металами d-блоку, що мають радіуси атомів(rм) більше від 130 пм, пр., Ti, Zr, V, Mo, W, можуть бути описані в термінах тісно упакованої металічної ґратки, порожнини в якій займають С атоми; карбіди типу M2 C (пр., V2C, Nb2C), MC (TiC, WC) дуже тверді, тугоплавкі(>2800 K) матеріали, на відміну від ацетиленідів не реагують з водою;

— карбіди з іншою структурою кристалічної ґратки; перехідні метали з rм < 130 пм, пр., Cr, Fe, Co, Ni) утворюють карбіди зі стехіометрією Cr3C2, Fe3C, що містять зв'язки С–С, ці карбіди гідролізуються з утворенням вуглеводнів та водню;

— фулеридні солі;

— ендоедральні металофулерени.

Класифікація[ред.ред. код]

За типом зв'язку карбіди класифікують на іонні (солеподібні), ковалентні та металоподібні.

  • Іонні карбіди утворюють метали I та II груп періодичної системи, рідкісноземельні елементи та актиніди, а також алюміній. Атом карбону в цих сполуках утворює іони C4–, (C=C)4–, (C=C=C)4– та (C=C)2–.
  • Ковалентні карбіди утворюють бор та силіцій: SiC (карборунд), B4C.
  • Металоподібні карбіди утворюють перехідні метали IV—VII груп періодичної системи (наприклад, TiC, Mo2C, цементит Fe3C). В їхніх кристалах зв'язок метал—метал металічний, а негативно заряджені атоми карбону не поєднані один з одним.

Найважливіший представник[ред.ред. код]

Докладніше: Карбід кальцію

Важливе практичне значення має карбід кальцію СаС2, який добувають прожарюванням суміші вугілля з вапном:

  • СаО + 3С = СаС2 + СО↑

Цей процес проводять звичайно в потужних електричних печах.

Відомий також спосіб отримання карбіду кальцію в шахтних печах типу доменних, в яких необхідна для утворення карбіду висока температура (до 2000 °С і вище) досягається вдуванням в піч повітря, збагаченого киснем. Цей спосіб дозволяє економити значну кількість електричної енергії, проте поки він ще не знайшов широкого практичного застосування.

Чистий карбід кальцію абсолютно безбарвний і прозорий, технічний же складається з твердих, непрозорих шматків темно-сірого кольору. З карбіду кальцію дією на нього води, одержують ацетилен, який широко використовується в різних виробництвах; значні кількості карбіду кальцію споживаються заводами, що виробляють цінне добриво — ціанамід кальцію.

Добування[ред.ред. код]

Карбіди добувають із простих речовин, відновленням оксидів, газофазним та металотермічним способами.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Іонні карбіди гідролізують:

  • СаС2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
  • Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4

Так само руйнуються водою окремі металоподібні карбіди, але тут продукти різноманітніші:

  • Mn3C + 6H2O = 3Mn(OH)2 + CH4↑ + H2

Карбіди, стійкі до води та розчинів кислот, можна зруйнувати стопленням із лугами під доступом повітря:

  • 2WC + 8NaOH + 5O2 = 2Na2WO4 + 2Na2CO3 + 4H2O↑

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують карбіди у виробництві металокерамічних і вилитих твердих сплавів для металообробки, буріння гірських порід тощо. В реакціях їх застосовують як відновники, розкислювачі та каталізатори.

Література[ред.ред. код]