Καρβίδια

Το καρβίδιο είναι μια χημική ένωση που σχηματίζεται από το συνδυασμό άνθρακα και ενός μεταλλικού ή ημιμεταλλικού στοιχείου. Τα καρβίδια χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανικές, τεχνικές και οικιακές εφαρμογές. Το καρβίδιο του ασβεστίου συμβάλλει σημαντικά στο ακετυλένιο και άλλες χημικές ουσίες. Τα καρβίδια από χάλυβα, πυρίτιο, βολφράμιο και άλλα στοιχεία είναι επιθυμητά για τη μηχανική σκληρότητα, την αντοχή και την αντοχή τους στη χημική υποβάθμιση, ακόμη και σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Το καρβίδιο του σιδήρου (τσιμεντίτης) είναι βασικό συστατικό του χάλυβα και του χυτοσιδήρου.

Τι είναι το καρβίδιο;

Το καρβίδιο είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από άνθρακα και μεταλλικά ή ημιμεταλλικά συστατικά. Μπορεί να βρεθεί σε ιοντική μορφή. Ο ιονικός ή ομοιοπολικός σύνδεσμος συνδέει την ομάδα καρβιδίου με το μεταλλικό ή ημιμεταλλικό στοιχείο. Το σύμβολο C2-2 υποδηλώνει καρβίδιο. Δηλώνει ότι τα ιόντα καρβιδίου αποτελούνται από δύο άτομα άνθρακα. Ο τύπος καρβιδίου υποδεικνύει ότι το καρβίδιο εμφανίζεται σε διαιονική μορφή. Με βάση τον τύπο ιόντων καρβιδίου, μπορούμε να πούμε τι είναι τα μεμονωμένα ζεύγη και ο υβριδισμός.

Δομή ενός καρβιδίου

Δύο άτομα άνθρακα ενώνονται μεταξύ τους με τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς σε σχηματισμό καρβιδίου. Δύο από αυτούς τους ομοιοπολικούς δεσμούς είναι δεσμοί pi. Αυτή η πλευρική επικάλυψη των ρ-τροχιακών έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό τέτοιων δεσμών π. Ένας άλλος τύπος δεσμού είναι ο δεσμός σίγμα, που δημιουργείται από τα τροχιακά s που επικαλύπτονται μετωπικά. Ο άνθρακας στη δομή του καρβιδίου παρουσιάζει υβριδισμό sp. Κάθε άνθρακας έχει ένα μόνο ζεύγος πάνω του.

Βασικά χαρακτηριστικά των καρβιδίων

• Τα καρβίδια έχουν συνήθως αρκετά υψηλό σημείο τήξης.
• Τα καρβίδια είναι εξαιρετικοί ηλεκτρικοί αγωγοί.
• Τα καρβίδια είναι καλοί θερμικοί αγωγοί.
• Τα καρβίδια έχουν μια λαμπερή εμφάνιση γενικά.

Ταξινόμηση καρβιδίων

Τα καρβίδια ταξινομούνται ευρέως με βάση το είδος των χημικών δεσμών που περιέχουν, ως εξής:

(i) αλατοειδείς (ιονικές) ενώσεις

(ii) ομοιοπολικές ενώσεις

(iii) ενδιάμεσες ενώσεις και

(iv) καρβίδια μετάλλων μεταπτώσεως ταξινομημένα ως «ενδιάμεσα».

1) Καρβίδια που μοιάζουν με αλάτι ή αλατούχα αποτελούνται από εξαιρετικά ηλεκτροθετικά άτομα σε συνδυασμό με άνθρακα, όπως αλκάλια, αλκαλική γη και μέταλλα της ομάδας III.

2) Ομοιοπολικά καρβίδια υπάρχουν στα καρβίδια του πυριτίου και του βορίου. Λόγω της στενής ηλεκτραρνητικότητας και του μεγέθους τους σε σχέση με τον άνθρακα, αυτά τα δύο στοιχεία παράγουν «ομοιοπολικά» καρβίδια. Ως αποτέλεσμα, ο δεσμός τους είναι ομοιοπολικός. Το καρβίδιο του πυριτίου υπάρχει σε δύο κρυσταλλικές μορφές που συνδέονται με δομές διαμαντιού.

3) διάμεση καρβίδια είναι καρβίδια μετάλλων μεταπτώσεως των ομάδων IV, V και VI. Αυτά τα καρβίδια έχουν μεταλλικές και πυρίμαχες ιδιότητες.

4) Το ιόν μετάλλου μεταπτώσεως σε καρβίδια ενδιάμεσων μετάλλων μετάπτωσης είναι μικρότερο από το κρίσιμο 135 μ.μ. και οι διαμορφώσεις δεν είναι παρενθετικές αλλά μάλλον περίπλοκες. Αρκετές στοιχειομετρίες είναι αρκετά συχνές. Αυτά τα καρβίδια είναι πιο αντιδραστικά από τα διάμεση καρβίδια. Για παράδειγμα, τα καρβίδια των Cr, Mn, Fe, Co και Ni υδρολύονται όλα με αραιά οξέα, και περιστασιακά από νερό, για να παραχθεί ένας συνδυασμός υδρογόνου και υδρογονανθράκων. Αυτές οι ενώσεις έχουν κοινές ιδιότητες τόσο με τα αδρανή ενδιάμεσα στοιχεία όσο και με τα πολύ πιο δραστικά καρβίδια που μοιάζουν με άλατα.

Καρβίδιο του πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου, συχνά γνωστό ως carborundum, είναι ένας συνδυασμός πυριτίου και άνθρακα. Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα υλικό ημιαγωγών που γίνεται όλο και πιο δημοφιλές σε συσκευές ημιαγωγών. Είναι μια πολύ σημαντική βιομηχανία κεραμικής ουσίας. Είχε σημαντικό ρόλο στη βιομηχανική επανάσταση και σήμερα χρησιμοποιείται ευρέως σε γδαρσίματα, προσθήκη χάλυβα και κεραμικά κατασκευών.

• Δομή :Το καρβίδιο του πυριτίου κρυσταλλώνεται σε μια πυκνά συσκευασμένη δομή που είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένη με τον εαυτό του. Τα άτομα είναι οργανωμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούνται δύο κύριες τετραεδρικές δομές συντονισμού, με τέσσερα άτομα άνθρακα και τέσσερα άτομα πυριτίου συνδεδεμένα σε ένα πυρήνα άτομο Si και C. Αυτά τα τετράεδρα συνδέονται στις γωνίες και στρωματοποιούνται για να παράγουν πολικούς σχηματισμούς.
• Ιδιότητες :Έχει συναρπαστικές ηλεκτρικές ιδιότητες λόγω των ημιαγωγικών χαρακτηριστικών του, με αντίσταση που κυμαίνεται έως και επτά τάξεις μεγέθους μεταξύ διαφόρων συνθέσεων. Εκτός από το υδροφθορικό οξύ και τα φθοριούχα οξέα, είναι ανθεκτικό στα περισσότερα οργανικά και ανόργανα οξέα, αλκάλια και άλατα σε διάφορες συγκεντρώσεις.
• Χρήσεις :Τα καρβίδια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή συσκευών υψηλής ταχύτητας, υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής τάσης. Λόγω της ομοιογένειας, της αντοχής στην τριβή και της δομικής του ακεραιότητας, χρησιμοποιείται σε εργασίες φινιρίσματος. Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) και οι ανιχνευτές είναι παραδείγματα ηλεκτρικού εξοπλισμού που χρησιμοποιούν αυτήν την ένωση.

Καρβίδιο ασβεστίου

Το CaC2 είναι ο χημικός τύπος για το καθαρό καρβίδιο του ασβεστίου, το οποίο είναι ένα άχρωμο και άοσμο στερεό. Το ακετυλίδιο του ασβεστίου, ο διοξικός φαινυλγλυκερυλαιθέρας και ο διοξικός φαινυλαιθέρας της γλυκερίνης είναι άλλα ονόματα. Σε θερμοκρασία δωματίου, το καρβίδιο του ασβεστίου εμφανίζεται ως άχρωμο κρυσταλλικό στερεό με μορφολογία που μοιάζει με βράχο. Από την άλλη πλευρά, το καρβίδιο του ασβεστίου του εμπορίου μπορεί να έχει μια ευρεία ποικιλία χρωμάτων με βάση τους ρυπαντές που υπάρχουν.

Χρησιμοποιείται στην παραγωγή υδροξειδίου του ασβεστίου και ακετυλενίου και στη σύνθεση χλωριούχου πολυβινυλίου. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή κυαναμιδίου ασβεστίου και για την απομάκρυνση του θείου από τον σίδηρο. Περιλαμβάνεται σε φώτα όπως λαμπτήρες καρβιδίου. Όπως και με το αιθυλένιο, χρησιμοποιείται ως παράγοντας ωρίμανσης. Χρησιμοποιείται επίσης ως αποοξειδωτικός παράγοντας, ο οποίος βοηθά στην αποβολή του οξυγόνου κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.

Συμπέρασμα

Το καρβίδιο είναι μια ένωση που αποτελείται από άνθρακα και ένα λιγότερο ηλεκτραρνητικό στοιχείο, συνηθέστερα ένα μέταλλο ή οξείδιο μετάλλου. Κάθε φορά που ο όρος "καρβίδιο" χρησιμοποιείται μόνος, συνήθως αναφέρεται σε καρβίδιο ασβεστίου ή καρβίδιο βολφραμίου. Το καρβίδιο του άνθρακα είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από άνθρακα και μέταλλο ή ημιμεταλλικά συστατικά. Μπορεί να βρεθεί σε ιοντική μορφή. Ο ιονικός ή ομοιοπολικός δεσμός συνδέει την ομάδα καρβιδίου με το μέταλλο ή το ημιμεταλλικό στοιχείο. Το καρβίδιο συμβολίζεται με το σύμβολο C2-2. Δηλώνει ότι τα ιόντα καρβιδίου αποτελούνται από δύο άτομα άνθρακα.