Карбиды

Карби́ды — соединения металлов и неметаллов с углеродом. Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет бо́льшую электроотрицательность, чем второй элемент (таким образом из карбидов исключаются такие соединения углерода, как оксиды, галогениды и т. п.).

Карбиды — это кристаллические тела. Природа химической связи в них может быть различной. Например, карбиды многих металлов относящихся к главной подгруппе I, II, III групп периодической системы Д. И. Менделеева являются солеобразными соединениями, в которых преобладает ионная связь. К ним можно отнести карбид алюминия и карбид кальция.

В карбиде кремния и карбиде бора — ковалентная межатомарная связь. Отличительными свойствами этих веществ являются высокая твердость, тугоплавкость, а также химическая инертность.

А вот большинство металлов, которые находятся в побочной подруппе IV—VIII групп периодической системы химических элементов образуют такие карбиды, в которых связь между атомами близка к металлической. Из этого следует, что карбиды в некотором отношении похожи по свойствам с металлами (обладают значительной электропроводимостью, имеют высокую твердость, а также тугоплавкость). Карбиды из этой группы применяют во многих отраслях промышленности.

Свойства

Карбиды — тугоплавкие твёрдые вещества. Они нелетучи и нерастворимы ни в одном из известных растворителей. Карбиды бора и кремния (В₄С и SiC), титана, вольфрама, циркония (TiC, WC и ZrC соответственно) обладают высокой твёрдостью, жаростойкостью, химической инертностью. Карбид гафния HfC_0,98 является самым тугоплавким материалом из всех известных: плавится при температуре 3959 ±84 °C.

Применение

Карбиды применяют в производстве чугунов и сталей, керамики, различных сплавов, как абразивные и шлифующие материалы, как восстановители, раскислители, катализаторы и др. WC и TiC входят в состав твёрдых сплавов, из которых готовят режущий инструмент; карбид кальция СаС₂ используют для получения ацетилена; из карбида кремния SiC (карборунд) готовят шлифовальные круги и другие абразивы; карбид железа Fe₃C (цементит) входит в состав чугунов и сталей, из карбида вольфрама и карбида хрома производят порошки, используемые при газотермическом напылении.

Разновидности

Карбиды могут быть образованы разными органическими соединениями, а могут не иметь аналогов среди органических веществ. Есть, например, ацетилениды, метаниды и другие.

Карбиды подразделяются на следующие виды:

• Солеобразные (CaC₂, Al₄C₃, Nb₂C)

Солеобразные карбиды образованны металлами I и II групп, а также алюминием, редкоземельными элементами и актиноидами.

• Ковалентные (карборунд SiC)

Ковалентные карбиды образованы бором и кремнием.

• Металлоподобные (имеющие нестехиометрический состав, например, цементит (Fe₃C)).

Образованы металлами IV—VII групп, а также никелем, железом и кобальтом.

Солеобразные карбиды обычно разлагаются водой и кислотами с выделением углеводородов (некоторые очень бурно, например, карбиды натрия, калия, цезия). Ковалентные карбиды обычно химически инертны. Металлоподобные карбиды имеют промежуточную химическую активность.

Метаниды

Метаниды — ионные карбиды, являющиеся производными метана. В воде или разбавленных кислотах разлагаются с образованием метана. Примерами метанидов являются карбид алюминия (Al₄C₃), карбид бериллия (Be₂C) и карбид магния (Mg₂C). В чистом виде бесцветны и прозрачны.

Ацетилениды

Ацетилениды — ионные карбиды, являющиеся производными ацетилена (этина). Активно гидролизуются с образованием ацетилена, наибольшее практическое значение имеет карбид (ацетиленид) кальция CaC₂.

См. также

• Сверхтвёрдые материалы

Примечания

Литература

• Косолапова Т. Я. Карбиды. М., 1968;
• Самсонов Г. В., Косолапова Т. Я., Домасевич Л. Т. Свойства, методы получения и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе. Киев, 1974;
• Высокотемпературные карбиды. Киев, 1975;
• Карбиды и сплавы на их основе. Киев, 1976

Ссылки

• Карбиды // Энциклопедия «Кругосвет».