Karbīds, jebkurš no ķīmisko savienojumu klases, kurā ogleklis ir apvienots ar metālisku vai pusmetāla elementu. Kalcija karbīds ir svarīgs galvenokārt kā acetilēna un citu ķīmisku vielu avots, turpretī silīcija, volframa un vairāku citu elementu karbīdi tiek novērtēti pēc to fiziskās cietības, izturības un izturības pret ķīmisko iedarbību pat ļoti augstā temperatūrā. Dzelzs karbīds (cementīts) ir svarīga tērauda un čuguna sastāvdaļa.
urāna apstrāde: karbīda degviela
Ir zināmi dažādi urāna un plutonija karbīdi, ieskaitot monokarbīdus (UC, PuC), seskvikarbīdus (U2C3, .
Karbīdu sagatavošana
Karbīdus sagatavo no oglekļa un līdzīga vai zemāka elektronegativitātes elementa, parasti metāla vai metāla oksīda, temperatūrā 1000–2 800 ° C (1800–5,100 ° F). Gandrīz jebkuru karbīdu var pagatavot ar vienu no vairākām vispārīgām metodēm. Pirmā metode ietver tiešu elementu apvienošanu augstā temperatūrā (2000 ° C [3,600 ° F] vai augstāk). Otrā metode ir metāla savienojuma, parasti oksīda, reakcija ar oglekli augstā temperatūrā. Divas papildu metodes ietver metāla vai metāla sāls reakciju ar ogļūdeņradi, parasti acetilēnu, C 2 H 2. Vienā no metodēm sakarsēts metāls reaģē ar gāzveida ogļūdeņradi; otrā metāls tiek izšķīdināts šķidrā amonjakā, NH 3, un caur šķīdumu burbuļo ogļūdeņražu. Karbīdus, kas sagatavoti ar acetilēnu, sauc par acetilīdiem, un tie satur C 2 2- anjonu. Piemēram, sārmu metālu acetilīdus vislabāk sagatavo, izšķīdinot sārmu metālu šķidrā amonjakā un izlaižot acetilēnu caur šķīdumu. Šie savienojumi ar vispārīgo formulu M 2 C 2 (kur M ir metāls) ir bezkrāsainas kristāliskas cietas vielas. Viņi spēcīgi reaģē ar ūdeni un, karsējot gaisā, tiek oksidēti līdz karbonātam. Sārmzemju karbīdi ir arī acetilīdi. Viņiem ir vispārīgā formula MC 2, un tos sagatavo, sildot sārmzemju metālu ar acetilēnu virs 500 ° C (900 ° F).
Karbīdu klasifikācija
Karbīdu klasifikācija pēc struktūras veida ir diezgan sarežģīta, taču trīs plašas klasifikācijas rodas no to īpašību vispārējām tendencēm. Elektropozitīvākie metāli veido jonu vai sāls veida karbīdus, pārejas metāli periodiskās tabulas vidū mēdz veidot tā sauktos intersticiālos karbīdus, un elektronegativitātes nemetāli, kas ir līdzīgi oglekļa formai, veido kovalentus vai molekulārus karbīdus.
Jonu karbīdi
Jonu karbīdos ir C 4 formas diskrēti oglekļa anjoni, ko dažreiz sauc par metanīdiem, jo tos var uzskatīt par atvasinātiem no metāna (CH 4); C 2 2, saukti par acetilīdiem un atvasināti no acetilēna (C 2 H 2); un C 3 4 -, kas iegūti no alēniem (C 3 H 4). Vislabāk raksturotie metanīdi, iespējams, ir berilija karbīds (Be 2 C) un alumīnija karbīds (Al 4 C 3). Berilija oksīds (BeO) un ogleklis reaģē 2000 ° C (3600 ° F) temperatūrā, iegūstot ķieģeļsarkanā berilija karbīdu, savukārt gaiši dzeltenu alumīnija karbīdu krāsnī sagatavo no alumīnija un oglekļa. Alumīnija karbīds kā tipisks metanīds reaģē ar ūdeni, veidojot metānu. Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al (OH) 3 + 3ch 4
Ir daudz acetilīdu, kas ir labi zināmi un labi raksturoti. Papildus iepriekšminētajiem sārmu metālu un sārmzemju metālu savienojumiem lantāns (La) veido divus dažādus acetilīdus, un varš (Cu), sudrabs (Ag) un zelts (Au) veido sprādzienbīstamus acetilīdus. Cinks (Zn), kadmijs (Cd) un dzīvsudrabs (Hg) arī veido acetilīdus, kaut arī tie nav tik labi raksturoti. Vissvarīgākais no šiem savienojumiem ir kalcija karbīds, CaC 2. Galvenā kalcija karbīda izmantošana ir acetilēna avots ķīmiskajā rūpniecībā. Kalcija karbīds rūpnieciski tiek sintezēts no kalcija oksīda (kaļķa), CaO un oglekļa koksa formā aptuveni 2200 ° C (4000 ° F). Tīram kalcija karbīdam ir augsta kušanas temperatūra (2300 ° C [4200 ° F]) un tā ir bezkrāsaina cieta viela. The reaction of CAC 2 ar ūdens ražu C 2 H 2 un ievērojamu siltuma daudzums, lai reakcija tiek veikta rūpīgi kontrolētos apstākļos. CaO + 3C → CaC 2 + CO
CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2 Kalcija karbīds arī reaģē ar slāpekļa gāzi paaugstinātā temperatūrā (1000–1200 ° C [1,800–2,200 ° F]) līdz veido kalcija ciānamīdu, CaCN 2. CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + CT Šī ir svarīga rūpnieciska reakcija, jo CaCN 2 plaši izmanto kā mēslojumu, pateicoties tā reakcijai ar ūdeni, lai iegūtu ciānamīdu, H 2 NCN. Lielākā daļa MC 2 acetilenīdus ir CAC 2 struktūru, kas ir atvasināts no kubiskā nātrija hlorīds (NaCl) struktūrai. C 2 vienības atrodas paralēli gar šūnas asīm, izraisot šūnas kropļošanu no kubiskā līdz tetragonālai.
Intersticiāli karbīdi
Intersticiālie karbīdi galvenokārt tiek iegūti no salīdzinoši lieliem pārejas metāliem, kas darbojas kā galvenā režģe mazajiem oglekļa atomiem, kas aizņem tuvu iesaiņotu metāla atomu starpsienas. (Skatīt kristālu, lai apskatītu cietvielu iepakojuma kārtību.) Intersticiālajiem karbīdiem ir raksturīga ārkārtīga cietība, bet tajā pašā laikā ārkārtīga trauslums. Viņiem ir ļoti augsta kušanas temperatūra (parasti apmēram 3000–4 000 ° C [5400–7200 ° F]) un tie saglabā daudzas īpašības, kas saistītas ar pašu metālu, piemēram, augstu siltuma un elektrības vadītspēju, kā arī metāla spīdumu. Paaugstinātā temperatūrā daži intersticiāli karbīdi saglabā metālu mehāniskās īpašības, piemēram, kaļamību. Daudziem agrīnās pārejas metāliem ir rādiuss, kas ir pietiekami liels, lai veidotu intersticiālus monokarbīdus, MC. Šķiet, ka kritiskais (ti, minimālais) rādiuss ir aptuveni 1,35 angstromi (1,35 × 10 –8 cm vai 5,32 × 10 –9 collas). Tomēr lielākā daļa pārejas metālu veido vairāku stohiometriju intersticiālus karbīdus. Piemēram, ir zināms, ka mangāns (Mn) veido vismaz piecus dažādus intersticiālus karbīdus. Pretstatā jonu karbīdiem vairums intersticiālo karbīdu nereaģē ar ūdeni un ir ķīmiski inerti. Vairākiem ir rūpnieciska nozīme, ieskaitot volframa karbīdu (WC) un tantāla karbīdu (TaC), kurus ārkārtas cietības un ķīmiskās inerces dēļ izmanto kā ātrgaitas griezējinstrumentus. Dzelzs karbīds (cementīts), Fe 3 C, ir svarīga tērauda sastāvdaļa.
![Negadījums Fukušimas Japānā [2011]](https://images.thetopknowledge.com/img/technology/0/fukushima-accident-japan-2011.jpg "Negadījums Fukušimas Japānā [2011]")
![Amerikāņu revolūcijas forta Ticonderoga aplenkums [1777]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/4/siege-fort-ticonderoga-american-revolution-1777.jpg "Amerikāņu revolūcijas forta Ticonderoga aplenkums [1777]")
![TWA 800. lidojuma aviācijas katastrofa pie Longailendas krastiem, Ņujorkā, Amerikas Savienotajās Valstīs [1996]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/0/twa-flight-800-aviation-disaster-off-coast-long-island-new-york-united-states-1996.jpg "TWA 800. lidojuma aviācijas katastrofa pie Longailendas krastiem, Ņujorkā, Amerikas Savienotajās Valstīs [1996]")