קרביד: פורמולה, יישום נכסים

העולם יודע הרבה תרכובות כימיות שונות: בסדר גודל של מאות מיליונים. וכולם, כמו אנשים, הם בודדים. אי אפשר למצוא שני חומרים אשר צריך להתאים את תכונות כימיות ופיסיקליות של סוגים שונים של ייצוג.

אחד החומרים אורגניים המעניינים ביותר הקיימים אור לבן הם קרבידים. במאמר זה, נדונו במבנה שלהם, פיזי תכונות כימיות, השימוש קצת ולראות את דקויות קבלתן. אבל קודם, קצת על ההיסטוריה של הגילוי.

סיפור

קרבידים מתכת של הנוסחה שבה אנו נותנים להלן, אינם תרכובות טבעיות. זאת בשל העובדה כי המולקולות שלהם נוטות להתפרק במגע עם מים. לכן, כדאי לנסות לדבר על הסינתזה הראשונה של קרבידים.

החל מ 1849 יש אזכור של הסינתזה של סיליקון קרביד, אולם, ניסיונות אחדים כאלה נשארים מוכרים. ייצור בקנה מידה גדול החל בשנת 1893, שיטת אדוארד אייקסון כימאי אמריקאי כי נקראה מאוחר יותר אחריו.

סינתזת סידן קרביד היסטוריה היא גם לא הרבה מידע שונה. בשנת 1862 הוא קיבל את הכימאי הגרמני Fridrih Voler, חימום אבץ וסידן התמזגו עם פחם.

עכשיו בואו נמשיך הלאה לנושאים מעניינים יותר: תכונות כימיות ופיסיקליות. זה רובץ בהם מהות השימוש של המעמד הזה של חומרים.

תכונות פיסיקליות

בהחלט כל קרבידים מאופיינים הקשיות שלהם. לדוגמא, אחד המוצק על בסולם המוס הוא טונגסטן קרביד (9 מתוך 10 נקודות אפשריות). מלבד חומרים אלה הם מאוד עקשנים: נמסו בטמפרטורה של חלקם מגיע אלפיים מעלות.

רוב קרבידים אינרטי מבחינה כימית ולתקשר עם מספר קטן של חומרים. הם אינם מסיסים בכל ממסים. עם זאת, האינטראקציה יכולה להיחשב על ידי המסה עם מים, הרס האג"ח ויצירת הידרוקסיד מתכת פחמימן.

אודות התגובה האחרונה, תגובות כימיות מעניינות רבות אחרות הקשורות קרבידים יידון בפרק הבא.

תכונות כימיות

כמעט כל קרבידים אינטראקציה עם מים. חלק - בקלות וללא חימום (למשל, קרביד סידן), וחלקם (לדוגמה, Karbid Kremniya) - אדי מים כאשר מחומם ל 1800 מעלות. תגובתיות ובכך תלוי באופי של תקשורת בתמהיל, אשר נדון בהמשך. בשנת התגובה עם מים כדי לייצר פחמימנים שונים. זו מתרחשת משום מימן כלול מים, מחוברת הפחמן קרביד. כדי להבין מה קורה פחמימנים (כפי שעשוי לקרות כמו הגבלה, ואת מתחם בלתי רווי), זה אפשרי, המבוסס על הערכיות של הפחמן כלול החומר המוצא. לדוגמה, אם יש לנו קרביד סידן, הנוסחה שלו היא _{2 CAC,} אנו רואים כי הוא מכיל את יון C ₂ ^2. לפיכך, אפשר לצרף שני יון מימן עם + תשלום. לפיכך, אנו מקבלים את המתחם C ₂ H ₂ - אצטילן. באותו אופן מן תרכובת כגון קרביד אלומיניום, נוסחה אשר אל ₄ C _3, אנו CH _4. למה לא C ₃ H _12, אתם שואלים? אחרי היון יש מטען של 12. העובדה כי המספר המרבי של אטומי מימן נקבע על ידי 2n הנוסחה + 2 כאשר n - מספר אטומי פחמן. לפיכך, רק תרכובת של הנוסחה C ₃ H ₈ (פרופאן) יכולה להתקיים כמו יון עם מטען 12 נפילות לשלוש יון עם מטען 4, אשר מייצרים, בשילוב עם מולקולת מתאן פרוטונים.

מעניין הם קרבידים חמצון תגובה. הם יכולים להתרחש כמו התערובות כאשר הם נחשפים סוכני חמצון חזקים, ובסופו של השריפה הרגילה באווירת החמצן. אם הכל ברור עם חמצן: הושג שני okisda, אז עם מחמצנים אחרים מעניינים. הכל תלוי באופי של המתכת המהווים את קרביד, כמו גם על אופיו של חמצון. לדוגמה, Karbid Kremniya, נוסחה אשר SiC, על ידי מגיבים עם תערובת של חנקן ו חומצות הידרופלואורית, נוצרת חומצה hexafluorosilicic עם פחמן דו חמצני. ובמהלך אותה התגובה אבל עם רק אחד של חומצה חנקתית, נקבל תחמוצת סיליקון ופחמן דו חמצני. על ידי חמצון סוכנים כוללים גם בהלוגנים chalcogens. הם הגיבו לכל קרביד, נוסחא תגובה תלויה במבנה שלה.

קרבידים מתכת נוסחה אשר בחנו - לא רק נציגים של המעמד הזה של תרכובות. עכשיו אנחנו נסתכל מקרוב על כל אחד תרכובות חשובים בתעשייה של המעמד הזה ואז נדבר על היישום שלהם בחיינו.

מהן קרבידים?

מתברר, קרביד, הנוסחה שלו היא, למשל, CAC _2, שונה באופן משמעותי במבנה מן SiC. וההבדל הוא בעיקר באופי הקשרים בין האטומים. במקרה הראשון אנו מתמודדים עם קרביד מלח דמוי. הכיתה של תרכובות זה נקרא כך משום שהוא בעצם מתנהג כמו מלח ממנו, כי הוא מסוגל מתנער ליונים. הקשר היוני הזה הוא מאוד חלש, וזה עושה את זה קל לנהל את תגובת הידרוליזה ההמרה של רבים אחרים, כולל את האינטראקציה בין היונים.

נוסף, ואולי יותר חשוב רואה תעשייתי קרבידים קוולנטיים הם קרבידים: כגון, למשל, SiC או מקלחת. הם מתאפיינים בצפיפות גבוהה וכוח. וגם אינרטי עקשן לדלל כימיקלים.

ישנם גם קרבידים דמוי מתכת. במקום זאת, הם יכולים להיחשב סגסוגות של מתכות עם פחמן. בין ניתן לזהות אלו, למשל, cementite (קרביד ברזל, נוסחה אשר יכול להיות שונה, אבל זה בערך הממוצע: Fe ₃ C), או ברזל. יש להם פעילות כימית ביניים תואר בין קרבידים יוניים קוולנטיים.

כל אחד מן המינים בתת-אלה אנו דנים בכיתה של תרכובות כימיות יש היישום המעשי שלה. לקבלת מידע על איך ואיפה להשתמש בכל אחד מהם, נדונו בסעיף הבא.

יישום מעשי של קרבידים

אם דיברנו, קרבידים קוולנטי יש את המגוון הרחב ביותר של יישומים מעשיים. חומרים שוחקים או חיתוך זה חומרים, ואת מרוכבים המשמשים בתחומים שונים (לדוגמה, כאחד החומרים המרכיבים את שריון הגוף), וכן חלקי חילוף למכוניות, מכשירים אלקטרוניים, ואת גופי חימום, ואנרגיה גרעינית. וזה לא רשימה מלאה של יישומים של קרביד superhard אלה.

היישום הצר יש קרבידים יוצרי מלח. התגובה עם מים שלהם משמשת כשיטה מעבדה לקבלת פחמימנים. זה, כפי שזה קורה, אנחנו כבר דנו לעיל.

יחד עם קוולנטיים מתכת-קרבידים יש יישום רחב בתעשייה. כפי שאמרנו, זה סוג של מתכת-מגע של תרכובות הנושא הן של פלדה, ברזל תרכובות מתכת אחרות עם תכלילים פחמן. בדרך כלל, מתכת חומרים כאלה מתייחסת למעמד של מתכות ד. לכן זה נוטה ליצור קשרים קוולנטיים לא, כביכול, הציג את מבנה המתכת.

לדעתנו, יישומים מעשיים של תרכובות לעיל הוא יותר ממספיק. כעת מאפשר להסתכל על התהליך לעריכתם.

קבלת קרבידים

סוגי השני הראשון של קרבידים שבעינינו, כלומר קוולנטיים ו saltlike הכינו ביותר מדרך אחת פשוטה: על ידי מגיב תחמוצת של האלמנט וקולה בטמפרטורות גבוהות. בחלק זה של קוקה קולה, המורכבת מאטום פחמן מחובר אלמנט מורכב תחמוצת, קרביד וצורות. חלק נוסף של "מרים" את החמצן ויוצר תחמוצת הפחמן. תהליך כזה הוא צריכת אנרגיה מאוד, שכן הוא מחייב שמירה על טמפרטורה גבוהה (בסדר גודל של 1600-2500 מעלות) באזור התגובה.

עבור סוגים מסוימים של תרכובות באמצעות תגובות חלופיות. לדוגמה, בעת פירוק של תרכובת אשר בסופו של דבר נותן קרביד. הנוסחא של התגובה תלויה במתחם המסוים, כך לדון אותו, אין בכוונתנו.

בטרם תסיים את המאמר שלנו, נדונו בכמה קרבידים מעניינים לדבר עליהם בפירוט.

תרכובות מעניינות

קרביד נתרן. הנוסחה של המתחם C ₂ Na _2. זה יכול להיות מיוצג יותר כמו acetylide (למשל מוצר תחלופה של אטומי מימן אצטילן מעל אטומי נתרן) ולא קרביד. הנוסחה הכימית אינה לשקף באופן מלא הדקויות הללו, ולכן הם צריכים להסתכל על המבנה. זהו חומר פעיל מאוד עבור כל מגע עם המים הוא מקיים אינטראקציה פעילה עם זה כדי ליצור אצטילן אלקליות.

קרביד ומגנזיום. פורמולה: MGC _2. דרך מעניינת קבלת תרכובת פעילה מספיק. אחד מהם כרוך sintering של פלואוריד מגנזיום עם קרביד סידן בטמפרטורה גבוהה. התוצאה היא שני מוצרים: פלואוריד הסידן, ואתה רוצה אותנו קרביד. הנוסחא של התגובה הזו היא די פשוטה, ואתה יכול אם אתה רוצה לקרוא את זה בספרות המקצועית.

אם אינך בטוח של התועלת של החומר הכלול במאמר, אז הקטע הבא הוא בשבילכם.

איך זה יכול להיות שימושי בחיי?

ובכן, ראשית, ידע של תרכובות כימיות לא יכול להיות מיותר. תמיד עדיף להיות ידע חמוש מאשר להישאר בלעדיו. שנית, ככל שאתה יודע על קיומו של תרכובות מסוימות, כדי להיטיב להבין את המנגנונים של ההיווצרות שלהם ואת החוקים המאפשרים להם להתקיים.

לפני שאתה הולך עד הסוף, אני רוצה לתת כמה עצות על הלימוד של חומר זה.

איך ללמוד את זה?

פשוט מאוד. זה פשוט חלק הכימיה. וללמוד אותו מלווה את ספרי הלימוד של כימיה. התחל עם המידע הספר ולהמשיך הלאה אל מתקדמים יותר, מספרי לימוד, ספרי האוניברסיטה.

מסקנה

נושא זה אינו פשוט משעמם כמו שזה נראה במבט ראשון. כימיקלים תמיד יכול להיות מעניין, אם אתה מוצא את זה למטרה.