Карбіди - це сполуки металів і неметалів з вуглецем. Зазвичай в таких з'єднаннях вуглець має велику електронегативність, ніж другий елемент, що дозволяє виключити з групи оксиди, галогени та інші вуглецеві сполуки.
Це тверді тугоплавкі речовини, нелеткі і нерозчинні. В основному вони мають різноманітні властивості: деякі, наприклад, карбід золота, може вибухнути при спробі пересипати його, а деякі із з'єднань, наприклад, бору, цирконію, титану, кремнію і вольфраму, по твердості перевершують алмаз і не піддаються дії кислот і розчинників.
Історична довідка
Перше незвичайне вуглецеве з'єднання, схоже на карбід, було отримано на початку XIX століття англійцем Деві. Це був карбід калію. Далі в 1863 році був знайдений нестійкий карбід міді, через 15 років - карбід заліза.
Офіційно з'єднання «з'явилися» тільки в кінці XIX століття - до них доклав руку француз Анрі Муассон. Він отримував з'єднання за допомогою вольтової дуги в електричній печі, яку він сам і придумав. Для цього використовувалися нагрітий до розпеченого стану деревне вугілля, чисті метали і їх оксиди.
Однак за кілька років до Муассона в метеоритах було виявлено мінерал Коген - суміш карбідів кобальту, заліза і нікелю. У певному сенсі ця знахідка допомогла відповісти на питання «Що таке карбіди?».
властивості сполук
Як і інші елементи, карбіди мають певний набір властивостей, які роблять їх популярним матеріалом на ринку будівництва та машинобудування.
Висока твердість - на відміну від чистого металу з'єднання є найбільш твердими, що дозволяє використовувати їх в самих різних областях;- Висока температура плавлення - вони істотно вище, ніж температури плавлення аналогічних металів;
- Стійкість до корозій. Деякі варіанти досить стійкі до кислот і зовнішнім факторам.
- Хороша теплопровідність і термостійкість, що дозволяють використовувати суміш і при високих, і при низьких температурах;
- Підвищена зносостійкість не дає деталей з матеріалу зіпсуватися завчасно.
Залежно від металу і неметалла елементи мають різноманітні властивості, які змінюються в залежності від початкових даних.
види карбідів
Всі речовини можна розділити на три групи:
- Ковалентні утворюють бромом і кремнієм; хімічно інертні, атоми вуглецю знаходиться в стані sp-, sp2-, sp3-гібридизації. Утворюється шляхом часткового заміщення в алмазі атомів вуглецю на атоми брому і кремнію. Мають міцної межатомной зв'язком, високими температурою плавлення, жароміцних, хімічною інертністю, є напівпровідниками. Карбід брому при цьому досить твердий, може навіть подряпати алмаз. Карбід кремнію виходить більш крихким, але хімічно стійким, окислюється при впливі кисню тільки при температурі понад 1000 градусів Цельсія, розчиняється в царській горілці і концентрованих азотної кислоти і плавиковою.
Солеобразние або іонні - це з'єднання, утворені металами I і II груп, а також алюмінієм, РЗЕ і актиноїдів. Їх отримують безпосередньо з елементів або шляхом відновлення оксидів вуглецю Зазвичай вони розкладаються водою і кислотами, при цьому відбувається виділення вуглеводню і залишається гідроксид металу. Мають високу температуру плавлення.- Металлоподобниє або іонно-ковалентно-металеві - це з'єднання, які утворюються перехідними металами IV-VII груп, а також нікелем, залізом і кобальтом; мають проміжну хімічну активність. У таких з'єднаннях невеликі атоми вуглецю розташовані в порожнинах між атомами металів. Звідси пішла назва карбіди впровадження. Вони відрізняються високими міцністю і температурою плавлення.
У свою чергу іонні сполуки діляться на:
- Метаніди - зазвичай прозорі, не мають кольору, в розбавлених кислотах і воді розкладаються і утворюють метан. До них відносяться карбід магнію, алюмінію і берилію.
- Ацетиленіди - активно гідролізуються і утворюють ацетилен або Етін. Найбільш відомий карбід кальцію.
застосування
Елементи використовують, щоб надати чавуну і різного виду сталей твердість, підвищити їх зносостійкість. Карбід вольфраму і титану, як найбільш тверді і тугоплавкі варіанти, застосовують для виготовлення ріжучих інструментів, а також для отримання надтвердих матеріалів. Завдяки хорошим хімічним і фізичним властивостям, речовини використовують в якості компонента вогнетривких матеріалів, стрижнів опору електронагрівальних приладів і в якості абразивного матеріалу.
Карбід кальцію також називають карбідом для зварювання. Це ідеальна речовина для зварювальних робіт: при контакті з водою воно виділяє ацетилен - летючий газ, який є основою кисневого зварювання, металізації, різання і напайки.
Інакше кажучи, при обробці металу з'єднання вступає в реакцію і починає виділяти величезну кількість тепла і ацетилену, який підтримує горіння. Температура при цьому може досягати 3150 градусів Цельсія. При роботі з речовиною необхідно строго дотримуватися правил безпеки: правильно зберігати суміш, пам'ятати про те, що він легко спалахує, намагатися не контактувати з отруйною поллю.
висновок
Залежно від металу сполуки мають значним рядом властивостей, які використовують в різних видах виробництва, в основному, в машинобудуванні, металообробці і тому подібних галузях.