คาร์ไบด์สารประกอบทางเคมีใด ๆ ที่มีคาร์บอนรวมอยู่กับธาตุโลหะหรือธาตุกึ่งโลหะ แคลเซียมคาร์ไบด์มีความสำคัญส่วนใหญ่เป็นแหล่งของอะเซทิลีนและสารเคมีอื่น ๆ ในขณะที่คาร์ไบด์ของซิลิคอนทังสเตนและองค์ประกอบอื่น ๆ นั้นมีค่าสำหรับความแข็งทางกายภาพความแข็งแรงและความต้านทานต่อการโจมตีทางเคมีแม้ที่อุณหภูมิสูงมาก เหล็กคาร์ไบด์ (ซีเมนต์) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเหล็กและเหล็กหล่อ
การประมวลผลยูเรเนียม: เชื้อเพลิงคาร์ไบด์
รู้จักยูเรเนียมและพลูโตเนียมคาร์ไบด์หลายชนิดรวมถึง monocarbides (UC, PuC), sesquicarbides (U2C3, .
การเตรียมคาร์ไบด์
คาร์ไบด์จัดทำขึ้นจากคาร์บอนและองค์ประกอบของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่คล้ายคลึงกันหรือต่ำกว่าซึ่งโดยปกติจะเป็นโลหะหรือออกไซด์ของโลหะที่อุณหภูมิ 1,000-2,800 ° C (1,800–5,100 ° F) เกือบทุกคาร์ไบด์สามารถเตรียมได้ด้วยวิธีการทั่วไปอย่างใดอย่างหนึ่ง วิธีแรกเกี่ยวข้องกับการรวมกันโดยตรงขององค์ประกอบที่อุณหภูมิสูง (2,000 ° C [3,600 ° F] หรือสูงกว่า) วิธีที่สองคือปฏิกิริยาของสารประกอบของโลหะมักจะเป็นออกไซด์กับคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง สองวิธีการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาของโลหะหรือโลหะเกลือกับไฮโดรคาร์บอนมักอะเซทิลีน, C 2 H 2 ในวิธีใดวิธีหนึ่งโลหะที่ทำความร้อนทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรคาร์บอน อีกโลหะละลายในแอมโมเนียเหลว NH 3และไฮโดรคาร์บอนจะถูก bubbled ผ่านการแก้ปัญหา คาร์ไบด์ที่มีการเตรียมกับอะเซทิลีนจะเรียกว่า acetylides และมี C 2 2-ไอออน ตัวอย่างเช่นแอลคาไลด์โลหะอัลคาไลเตรียมได้ดีที่สุดโดยการละลายโลหะอัลคาไลในแอมโมเนียเหลวและผ่านอะเซทิลีนผ่านสารละลาย สารประกอบเหล่านี้ซึ่งมีสูตรทั่วไป M 2 C 2 (โดยที่ M คือโลหะ) เป็นของแข็งไม่มีสี พวกมันทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับน้ำและเมื่อถูกความร้อนในอากาศจะถูกออกซิไดซ์ไปยังคาร์บอเนต คาร์ไบด์อัลคาไลน์เอิร์ ธ ยังเป็น acetylides พวกเขามีสูตรทั่วไป MC 2และจัดทำขึ้นโดยให้ความร้อนกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ กับอะเซทิลีนที่สูงกว่า 500 ° C (900 ° F)
การจำแนกประเภทของคาร์ไบด์
การจำแนกประเภทของคาร์ไบด์ที่ขึ้นอยู่กับประเภทของโครงสร้างค่อนข้างยาก แต่การจำแนกประเภทที่กว้างสามประการเกิดขึ้นจากแนวโน้มทั่วไปในคุณสมบัติของพวกมัน โลหะอิเลคโตรโพสิทีฟส่วนใหญ่จะสร้างไอออนิกหรือเกลือคล้ายคาร์ไบด์โลหะทรานซิชันในช่วงกลางของตารางธาตุมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าคาร์ไบด์คั่นระหว่างหน้า
อิออนคาร์ไบด์
อิออนคาร์ไบด์มีแอนไอออนคาร์บอนแยกต่างหากในรูปแบบ C 4−บางครั้งเรียกว่ามีเทนเนื่องจากพวกมันสามารถถูกมองว่ามาจากมีเทน (CH 4); C 2 2−เรียกว่าอะเซทิลีนและมาจากอะเซทิลีน (C 2 H 2); และ C 3 4−มาจากอัลลีน (C 3 H 4) methanides ที่โดดเด่นที่สุดน่าจะเป็นเบริลเลียมคาร์ไบด์ (Be 2 C) และ Aluminium Carbide (Al 4 C 3) เบริลเลียมออกไซด์ (BeO) และคาร์บอนทำปฏิกิริยาที่ 2,000 ° C (3,600 ° F) เพื่อผลิตเบริลเลียมคาร์ไบด์สีแดงอิฐส่วนอลูมิเนียมคาร์ไบด์สีเหลืองอ่อนเตรียมจากอลูมิเนียมและคาร์บอนในเตาเผา อลูมิเนียมคาร์ไบด์ทำปฏิกิริยาเป็นมีเธนไนด์ทั่วไปกับน้ำเพื่อผลิตมีเธน อัล4 C 3 + 12H 2 O → 4Al (OH) 3 + 3CH 4
มีอะเซทิลีนจำนวนมากที่เป็นที่รู้จักและมีชื่อเสียง นอกเหนือจากโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ที่กล่าวถึงข้างต้นแลนทานัม (La) ยังมีอะซิติไลด์สองแบบที่แตกต่างกันและทองแดง (Cu), เงิน (Ag) และทองคำ (Au) จากอะเซทิไลด์ระเบิด สังกะสี (Zn) แคดเมียม (Cd) และปรอท (Hg) ก็สร้างอะซิติไลด์แม้ว่ามันจะไม่โดดเด่นเช่นกัน ที่สำคัญที่สุดของสารเหล่านี้เป็นแคลเซียมคาร์ไบด์, CAC 2 การใช้หลักสำหรับแคลเซียมคาร์ไบด์เป็นแหล่งของอะเซทิลีนสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมเคมี แคลเซียมคาร์ไบด์ถูกสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมจากแคลเซียมออกไซด์ (มะนาว), CaO และคาร์บอนในรูปของโค้กที่ประมาณ 2,200 ° C (4,000 ° F) แคลเซียมคาร์ไบด์บริสุทธิ์มีจุดหลอมเหลวสูง (2,300 ° C [4,200 ° F]) และเป็นของแข็งที่ไม่มีสี ปฏิกิริยาของ CaC 2 ที่มีน้ำให้ผลผลิต C 2 H 2และความร้อนจำนวนมากดังนั้นปฏิกิริยาจะดำเนินการภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง CaO + 3C → CaC 2 + CO
CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2แคลเซียมคาร์ไบด์ยังทำปฏิกิริยากับแก๊สไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูง (1,000–1,200 ° C [1,800–2,200 ° F]) รูปแบบ ได้แก่ cyanamide แคลเซียม CaCN 2 CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C นี่เป็นปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรมที่สำคัญเนื่องจาก CaCN 2พบการใช้งานที่กว้างขวางเป็นปุ๋ยเนื่องจากปฏิกิริยากับน้ำในการผลิตไซยาไนด์ H 2 NCN MC 2 acetylides ส่วนใหญ่มีโครงสร้างCaC 2ซึ่งได้มาจากโครงสร้างลูกบาศก์โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) หน่วยC 2วางตัวขนานกันกับแกนของเซลล์ทำให้เกิดการบิดเบือนของเซลล์จากลูกบาศก์เป็น tetragonal
คาร์ไบด์คั่นระหว่างหน้า
คาร์ไบด์คั่นกลางส่วนใหญ่ได้มาจากโลหะทรานซิชันที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งทำหน้าที่เป็นตาข่ายสำหรับอะตอมคาร์บอนขนาดเล็กซึ่งครอบครอง interstices ของอะตอมโลหะที่บรรจุแน่น (ดูคริสตัลสำหรับการอภิปรายเกี่ยวกับการเตรียมบรรจุในของแข็ง) คาร์ไบด์คั่นระหว่างหน้ามีลักษณะที่มีความแข็งสูง แต่ในเวลาเดียวกันก็มีความเปราะบางมาก พวกเขามีจุดหลอมเหลวสูงมาก (โดยทั่วไปประมาณ 3,000–4,000 ° C [5,400–7,200 ° F]) และรักษาคุณสมบัติหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับโลหะนั้น ๆ เช่นการนำความร้อนและไฟฟ้าที่สูงเช่นเดียวกับความมันวาวของโลหะ ที่อุณหภูมิสูงคาร์ไบด์คั่นระหว่างหน้าบางตัวจะรักษาคุณสมบัติเชิงกลของโลหะเช่นความอ่อนได้ โลหะแทรนซิชันช่วงต้นจำนวนมากมีรัศมีที่มีขนาดใหญ่พอที่จะสร้าง monocarbides คั่นระหว่างกันได้ MC รัศมีวิกฤต (เช่นค่าต่ำสุด) ดูเหมือนจะมีค่าประมาณ 1.35 อังสตรอม (1.35 × 10 −8ซม. หรือ 5.32 × 10 −9นิ้ว) อย่างไรก็ตามโลหะทรานซิชันส่วนใหญ่จะก่อตัวเป็นคาร์ไบด์คั่นระหว่างชิ้นส่วนของสารหลายชนิด ตัวอย่างเช่นแมงกานีส (Mn) เป็นที่รู้จักในรูปแบบคาร์ไบด์คั่นระหว่างหน้าอย่างน้อยห้าอัน ตรงกันข้ามกับอิออนคาร์ไบด์คาร์ไบด์ระหว่างส่วนใหญ่ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำและเฉื่อยทางเคมี หลายคนมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมเช่นทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) และแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) ซึ่งใช้เป็นเครื่องมือตัดความเร็วสูงเนื่องจากมีความแข็งและความเฉื่อยทางเคมีสูง เหล็กคาร์ไบด์ (ซีเมนต์) Fe 3 C เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในเหล็ก
