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 тому подобные).
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.
В то же время большинство металлов, которые находятся в побочной подгруппе 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 твёрдость, 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 является одним из наиболее тугоплавких материалов: 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
Солеобразные (Ионные) Солеобразные карбиды образуются с металлами I и II групп, а также алюминием, редкоземельными элементами и актиноидами.
Обычно разлагаются водой и кислотами с выделением углеводородов, некоторые, например, карбиды натрия, калия, цезия, — очень бурно.
Метаниды Метаниды — ионные карбиды, являющиеся производными метана.
В чистом виде бесцветны и прозрачны.
В воде или разбавленных кислотах разлагаются с образованием метана.
Примерами метанидов являются карбид алюминия (AlC), карбид бериллия (BeC) и карбид магния (MgC)[ Synthesis of MgC: A Magnesium Methanide — Wiley Online Library].
Ацетилениды Ацетилениды — ионные карбиды, являющиеся производными ацетилена (этина).
Активно гидролизуются с образованием ацетилена.
Наибольшее практическое значение имеет карбид (ацетиленид) кальция CaC. Другие примеры: Nb2C.
Ковалентные Углерод образует ковалентные карбиды с бором и кремнием. Примером ковалентного карбида может служить карборунд (SiC).
Ковалентные карбиды обычно химически инертны.
Металлоподобные Металлоподобные карбиды образуются с металлами IV—VII групп, а также никелем, железом и кобальтом, например, цементит (Fe3C). Они имеют нестехиометрический состав. Имеют промежуточную химическую активность.
Примеры Карбид бериллия — BeC2. Карбид бора — B4C. Карбид алюминия — Al4C3, кристаллы. Карбид кремния — SiC. Карбид кальция — CaC2. Карбид титана — TiC. Карбид ванадия — VC, чёрные кристаллы. Карбид хрома(II) — Cr3C2. Карбид тримарганца — Mn3C. Карбид никеля — Ni3C. Карбид цинка — ZnC, порошок. Карбид стронция — SrC2, чёрные кристаллы. Карбид циркония — ZrC. Карбид ниобия — NbC. Карбид рутения с формулой RuC, кристаллы. Карбид бария — BaC2. Карбид лантана — LaC2.
Карбид трилютеция с формулой LuC, кристаллы. Карбид гафния — HfC. Карбид тантала — TaC. Карбид диплатины с формулой PtC, кристаллы. Карбид рения с формулой ReC, кристаллы. Карбид протактиния с формулой PaC, кристаллы.
См. также
Сверхтвёрдые материалы
Примечания
Литература Косолапова Т. Я. Карбиды. — , 1968; Самсонов Г. В., Косолапова Т. Я., Домасевич Л. Т. Свойства, методы получения и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе. — , 1974; Высокотемпературные карбиды. — , 1975; Карбиды и сплавы на их основе. — , 1976.
Ссылки
Категория:Бинарные соединения Категория:Анионы