Carbide: Formula, ứng dụng và Thuộc tính

Thế giới biết rất nhiều hợp chất hóa học khác nhau: thứ tự của hàng trăm triệu. Và tất cả chúng, như mọi người, là cá nhân. Không thể tìm thấy hai chất đó phải phù hợp với tính chất hóa học và vật lý của các loại khác nhau của đại diện.

Một trong những chất vô cơ hấp dẫn nhất hiện có trong ánh sáng trắng là cacbua. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về tính chất cấu trúc, vật lý và hóa học của chúng, việc sử dụng một chút và nhìn thấy sự khôn khéo nhận của họ. Nhưng trước tiên, một chút về lịch sử của sự khám phá.

câu chuyện

cacbua kim loại của công thức mà chúng tôi cung cấp cho dưới đây, không phải là hợp chất tự nhiên. Điều này là do thực tế là các phân tử của họ có xu hướng phân hủy tiếp xúc với nước. Vì vậy, nó là giá trị cố gắng để nói về quá trình tổng hợp đầu tiên của cacbua.

Bắt đầu từ năm 1849 có đề cập đến quá trình tổng hợp của cacbua silic, tuy nhiên, một số trong những nỗ lực vẫn không được công nhận. sản xuất quy mô lớn bắt đầu từ năm 1893, nhà hóa học phương pháp Edward Acheson Mỹ mà sau này được đặt theo tên ông.

Lịch sử canxi cacbua tổng hợp cũng không phải là rất nhiều thông tin khác nhau. Năm 1862, ông nhận được nhà hóa học người Đức Fridrih Voler, làm nóng kẽm hợp nhất và canxi với than.

Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang chủ đề thú vị hơn: hóa học và tính chất vật lý. Đó là trong họ nằm trong bản chất của việc sử dụng các lớp này của các chất.

tính chất vật lý

Tuyệt đối tất cả các cacbua được phân biệt bởi độ cứng của họ. Ví dụ, một trong những chất rắn trên quy mô Mohs là vonfram cacbua (9 out of 10 points có thể). Bên cạnh đó các chất này rất chịu nhiệt: nhiệt độ nóng chảy của một số trong số họ đạt đến hai ngàn độ.

Hầu hết các cacbua hóa trơ và tương tác với một số lượng nhỏ các chất này. Họ không phải là hòa tan trong bất kỳ dung môi. Tuy nhiên, sự tương tác có thể được coi bằng cách hòa tan với nước, sự tàn phá của trái phiếu và sự hình thành của một hydroxit kim loại và một hydrocacbon.

Thông tin về các phản ứng sau, và nhiều phản ứng hóa học thú vị khác liên quan đến cacbua sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo.

tính chất hóa học

Hầu như tất cả cacbua tương tác với nước. Một số - một cách dễ dàng và không có sưởi ấm (ví dụ, canxi cacbua), và một số (ví dụ, Karbid Kremniya) - hơi nước khi đun nóng đến 1800 độ. Phản ứng như vậy phụ thuộc vào bản chất của truyền thông trong hỗn hợp, mà chúng ta sẽ thảo luận sau. Trong phản ứng với nước để tạo ra hydrocarbon khác nhau. Điều này xảy ra bởi vì hydro chứa trong nước, được kết nối với carbon trong cacbua. Để hiểu những gì xảy ra hydrocarbon (như có thể xảy ra như hạn chế, và hợp chất không bão hòa), có thể, căn cứ vào hóa trị của cacbon chứa trong nguyên liệu ban đầu. Ví dụ, nếu chúng ta có một cacbua canxi, có công thức là CAC _2, chúng ta thấy rằng nó có chứa các ion C ₂ ^2-. Do đó, nó có thể đính kèm hai ion hydro với phí +. Do đó, chúng tôi có được hợp chất C ₂ H ₂ - axetylen. Trong cùng một cách từ một hợp chất như cacbua nhôm, có công thức Al ₄ C _3, chúng tôi CH _4. Tại sao không C ₃ H _12, bạn yêu cầu? Sau khi ion có điện tích bằng 12. Thực tế là số lượng tối đa của các nguyên tử hydro được xác định theo công thức 2n + 2 trong đó n - số nguyên tử cacbon. Do đó, chỉ có một hợp chất của công thức C ₃ H ₈ (propan) có thể tồn tại như các ion với phí 12 rơi vào ba ion với phí 4, sản xuất ra, khi kết hợp với phân tử proton mêtan.

Thú vị là phản ứng oxy hóa cacbua. Họ có thể xảy ra khi hỗn hợp khi tiếp xúc với tác nhân oxy hóa mạnh mẽ, và trong việc đốt thông thường trong khí quyển oxy. Nếu mọi thứ đều rõ ràng với oxy: lấy hai okisda, sau đó với oxy hóa khác thú vị. Tất cả phụ thuộc vào bản chất của kim loại tạo thành cacbua, cũng như về bản chất của các chất oxy hóa. Ví dụ, Karbid Kremniya, có công thức SiC, bởi phản ứng với một hỗn hợp của nitric và axit flohydric, tạo thành axit hexafluorosilicic với carbon dioxide. Và trong phản ứng tương tự nhưng chỉ với một axit nitric, chúng tôi có được một oxit silic và carbon dioxide. Bằng chất oxýt hóa cũng bao gồm các halogen và chalcogens. Họ phản ứng bất kỳ cacbua, công thức phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc của nó.

cacbua kim loại công thức mà chúng tôi đã kiểm tra - không chỉ đại diện của lớp này của các hợp chất. Bây giờ chúng ta hãy xem xét kỹ hơn mỗi hợp chất công nghiệp quan trọng của lớp này và sau đó nói về ứng dụng của họ trong cuộc sống của chúng tôi.

cacbua là gì?

Hóa ra, cacbua, có công thức là, ví dụ, CAC _2, khác biệt đáng kể trong cơ cấu từ SiC. Và sự khác biệt chủ yếu là ở bản chất của mối liên kết giữa các nguyên tử. Trong trường hợp đầu tiên chúng ta đang đối phó với một cacbua muối như thế nào. Lớp này của các hợp chất được đặt tên như vậy bởi vì nó thực sự hoạt động như một muối của chúng, có khả năng phân ly thành các ion. trái phiếu ion này là rất yếu, và điều đó làm cho nó dễ dàng để thực hiện phản ứng thủy phân và chuyển đổi của nhiều người khác, trong đó có sự tương tác giữa các ion.

Khác, có lẽ quan trọng hơn công nghiệp xem cacbua kết cộng hóa trị là cacbua: chẳng hạn như, ví dụ, SiC hoặc WC. Chúng được đặc trưng bởi mật độ cao và sức mạnh. Và cũng có thể trơ và vật liệu chịu lửa để pha loãng hóa chất.

Ngoài ra còn có cacbua kim loại như thế nào. Thay vào đó, họ có thể được coi như hợp kim của các kim loại với cacbon. Trong số này có thể được xác định, ví dụ: (cacbua sắt, có công thức có thể khác nhau, nhưng nó là xấp xỉ trung bình: Fe ₃ C) xementit, hoặc sắt. Họ có một hoạt động hóa học trung gian trong độ giữa cacbua ion và cộng hóa trị.

Mỗi một phụ loài chúng tôi đang thảo luận một lớp học của các hợp chất hóa học có ứng dụng thực tế của nó. Để biết thông tin về cách thức và nơi để sử dụng mỗi trong số họ, chúng ta sẽ thảo luận trong phần tiếp theo.

ứng dụng thực tế của cacbua

Như chúng ta đã thảo luận, cacbua kết cộng hóa trị có phạm vi lớn nhất của ứng dụng thực tế. Đây mài hoặc cắt vật liệu, và composite vật liệu được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau (ví dụ, là một trong những vật liệu bao gồm các áo giáp), và các bộ phận xe hơi, và các công cụ điện tử, và các yếu tố sưởi ấm, và năng lượng hạt nhân. Và đây không phải là một danh sách đầy đủ các ứng dụng của các cacbua siêu cứng.

Việc áp dụng hẹp nhất có cacbua muối hình thành. phản ứng của họ với nước được sử dụng như một phương pháp phòng thí nghiệm cho việc thu thập các hydrocacbon. Đó là, khi nó xảy ra, chúng ta đã thảo luận ở trên.

Cùng với kết cộng hóa trị kim loại cacbua có ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Như chúng ta đã biết, loại kim loại tiếp xúc của các hợp chất đối tượng là thép, sắt và các hợp chất kim loại khác với vùi carbon. Thông thường, các kim loại trong các chất đó liên quan đến lớp học của d-kim loại. Đó là lý do tại sao nó có xu hướng hình thành liên kết cộng hóa trị không, vì nó đã được giới thiệu vào cấu trúc kim loại.

Theo quan điểm của chúng tôi, các ứng dụng thực tiễn trong các hợp chất trên là quá đủ. Bây giờ cho phép nhìn vào quá trình chuẩn bị của họ.

Bắt cacbua

Hai loại đầu tiên của cacbua mà chúng tôi xem xét, cụ thể là cộng hóa trị và saltlike chuẩn bị nhiều nhất là một cách đơn giản: bởi phản ứng oxit của nguyên tố này và than cốc ở nhiệt độ cao. Trong phần này của than cốc, bao gồm nguyên tử cacbon được kết nối với một yếu tố cấu tạo của oxit, cacbua và các hình thức. Một phần của "nhặt" oxy và tạo thành carbon monoxide. một quá trình như vậy là tiêu thụ năng lượng rất, vì nó đòi hỏi phải duy trì một nhiệt độ cao (trong thứ tự của 1600-2500 độ) trong vùng phản ứng.

Đối với một số loại hợp chất sử dụng phản ứng thay thế. Ví dụ, sự phân hủy của một hợp chất mà cuối cùng mang đến cho cacbua. Công thức của phản ứng phụ thuộc vào hợp chất đặc biệt, vì vậy thảo luận về nó chúng ta sẽ không.

Trước khi kết thúc bài viết, chúng tôi sẽ thảo luận về một số cacbua thú vị và nói về chúng một cách chi tiết.

hợp chất thú vị

natri cacbua. Công thức của hợp chất C ₂ Na _2. Điều này có thể được biểu diễn nhiều như acetylide (ví dụ: các sản phẩm thay thế của các nguyên tử hydro trong axetylen hơn nguyên tử natri) chứ không phải là cacbua. Công thức hóa học không phản ánh đầy đủ những tinh tế, vì vậy họ cần phải nhìn vào cấu trúc. Đây là một chất rất tích cực và cho bất kỳ tiếp xúc với nước đang tích cực tương tác với nó để tạo thành axetylen và kiềm.

magiê cacbua. Công thức: MGC _2. Một cách thú vị để thu được một hợp chất đầy đủ hoạt động. Một trong số đó liên quan đến việc thiêu kết magnesium fluoride với cacbua canxi ở nhiệt độ cao. Điều này dẫn đến hai sản phẩm: canxi florua, và bạn muốn chúng tôi cacbua. Công thức của phản ứng này là khá đơn giản, và bạn có thể nếu bạn muốn đọc nó trong các tài liệu chuyên ngành.

Nếu bạn không chắc chắn về tính hữu ích của vật liệu chứa trong bài viết, sau đó phần tiếp theo là dành cho bạn.

Làm thế nào điều này có thể hữu ích trong cuộc sống?

Vâng, trước hết, kiến thức của các hợp chất hóa học có thể không bao giờ có thừa. Luôn luôn tốt hơn để có kiến thức vũ trang hơn ở lại mà không có nó. Thứ hai, bạn càng biết về sự tồn tại của các hợp chất nhất định, tốt hơn để hiểu được cơ chế của sự hình thành của họ và pháp luật cho phép họ tồn tại.

Trước khi bạn đi đến cuối cùng, tôi muốn đưa ra một số lời khuyên về việc nghiên cứu các tài liệu này.

Làm thế nào để tìm hiểu nó?

Rất đơn giản. Nó chỉ là một phần của hóa học. Và tìm hiểu nó theo sách giáo khoa hóa học. Bắt đầu với thông tin học và chuyển sang cao cấp hơn, từ sách giáo khoa đại học và cuốn sổ tay.

phần kết luận

Chủ đề này không phải là đơn giản và nhàm chán như nó có vẻ ở cái nhìn đầu tiên. Hóa chất luôn có thể trở thành một thú vị, nếu bạn tìm thấy nó một mục đích.