Karbidok

Kalcium-karbid

Karbidok általában egy csoport bináris kémiai vegyületek rendelkező elemből (E) és a szén-dioxid- (C) általános képletű E x C y . Ez a csoport magában foglalja a só-szerű (például kalcium-karbid , CAC 2 ), valamint a fémes vegyület (például tantál-karbid , TaC); kivétel a z. B. Tantál- hafnium-karbid (Ta 4 HfC 5 ).

Tábornok

A karbidok általában elemi szénből készülnek, amelyet szilárd halmazállapotú reakcióban magas hőmérsékleten alakítanak át a megfelelő elemmel, elem-oxiddal vagy elem-karbonáttal. A termelés kalcium-karbid a koksz és a kalcium-karbonát, például történik 2000 ° C-on egy elektromos ívkemencében .

A szóban forgó elem és a szén közötti elektronegativitás- különbségtől függően a karbidok a következő három típus egyike.

Ion-karbidok

Az ionos karbidok (sószerű karbidok) erős sótartalommal bírnak, és jellemzően az alkáli, alkáliföldfém és földfém elemek erősen elektropozitív elemeiből képződnek. Szenet tartalmaznak, mint az elektronegatívabb komponenst.

Tipikus példák a lítium-karbidot Li 2 C 2 , berillium-karbid Be 2 C, magnézium-karbid Mg 2 C 3 , a kalcium-karbid CAC 2 vagy alumínium- karbid Al 4 C 3 . Ionrácsukban tartalmazzák a megfelelő fémkationt, valamint a karbidionokat, amelyek formailag különböző szénhidrogénekből származnak. Ez az ionos karbidok további differenciálódásához vezet:

  • Metanidok, pl. B. Legyen 2 C és Al 4 C 3 , tartalmazzon C 4-et , amely a metán CH 4- ből származik
  • Acetilidek , pl. B. Li 2 C 2 , CAC 2 , tartalmaz a C 2 2- , származó etin (acetilén) C 2 H 2
  • Allenid, pl. B. Mg 2 C 3 , tartalmaz C 3 4- , származó Allen C 3 H 4

Az ionos karbidok magukban foglalják a fullerideket is. Ezek az MC 60 , M 2 C 60 és M 3 C 60 (M = Na, K) összetételű vegyületek . Ezek a Buckminster fullerén C 60 elemi alkálifémekkel történő redukciójával jönnek létre .

A szénhidrogénekből származó ionos karbidok vízzel reagálva képezik a megfelelő fém-hidroxidot, és a szénhidrogént, amely az anion többszörös protonálásával képződik vízzel.

A leghíresebb képviselő az u. a. Kalcium-karbid (CaC 2 ), amelyet a karbidlámpában használnak , közismert nevén karbid , amely víz jelenlétében etint bocsát ki:

A kalcium-karbid szürke színe, amely valójában fehér, a gyártási folyamat elemi szénnel történő szennyeződéséből adódik (lásd fent). A kalcium-karbid tipikus szaga a PH 3 monofoszfánnak tulajdonítható, amely hidrolízissel kalcium-foszfidból képződik az acetilénhez hasonló módon . A kalcium-foszfid akkor képződik a gyártási folyamatban, amikor az alkalmazott kalcium-karbonát nyomokban kalcium-foszfátot tartalmaz szennyeződésként.

A kalcium-karbid hidrolízise az 1930-as évekig volt az egyetlen módszer az acetilén üzemanyaggáz (gázhegesztés) ipari előállítására a gázhegesztésben . A kalcium-karbid szintén fontos kiindulási anyag volt az acetilén-kémia fejlesztésében (lásd Reppe kémia ). A petrolkémiai ipar megjelenésével azonban ez az etinforrás elvesztette jelentőségét.

Kovalens karbidok

Szilícium-karbid

Kovalens karbidok képződnek szén és körülbelül azonos elektronegativitású elemek között. A két legfontosabb példa a SiC ( szilícium-karbid , „karborundum”) és a B 4 C ( bór-karbid ). Kovalens kötéseik vannak a szén és a megfelelő elem között. A nagyon erős kovalens kötések kristályszerkezettel kombinálva, amelyek nagyon hasonlítanak más kemény anyagokéhoz (az SiC szerkezete hasonló a gyémánthoz), magas mechanikai stabilitáshoz vezet. Ennek megfelelően ezeket a karbidokat általában kemény anyagként (bevonatok, csiszolóanyagok ) és műanyagok megerősítésére használják.

A szilícium-karbid a vegyipar katalizátorainak hordozóanyagaként is érdekes, mivel nagy a hővezető képessége és gyakorlatilag nincs kopása.

Fémszerű keményfémek

Ezek a keményfémek a 4. - 6. század elemeiből származnak. Alalakult csoport, tipikus példák a titán , a tantál és a volfrám . Rendszerint nincs pontosan meghatározott sztöchiometriájuk . Inkább a szénatomok a tetraéderes helyeken vannak, és az oktaéderes fémhez viszonyított méretaránytól függően beépítették a fémrácsot, és zárványvegyületeket vagy intersticiális vegyületeket képeznek . Ezeket az anyagokat magas mechanikai és hőstabilitás, valamint magas olvadáspontok (3000–4000 ° C) jellemzik, és kemény anyagként és kerámiaként használják a vegyi készülékekben és az üzemépítésben, csiszolószerszámok szórására és keményfém betétek gyártására vágószerszámokhoz . A cementit (Fe 3 C) az acél egyik alkotóeleme .

Mert például a labda egy golyóstoll készült wolfram-karbid .

A köznyelvben a karbidot általában egyenértékűvé teszik a kalcium-karbiddal. Ez vízzel reagálva acetilént képez, amelyet különféle alkalmazásokhoz lehet felhasználni. A kalcium-karbid használatát lásd ott.

Lásd még

Egyéni bizonyíték

  1. ^ A b c Brockhaus ABC Chemie , VEB FA Brockhaus Verlag Leipzig 1965, 643-644.
  2. ^ AF Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Inorganische Chemie . 103. kiadás. szalag 1 . Walter de Gruyter, Berlin 2017, ISBN 978-3-11-026932-1 , p. 1022 .