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 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 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 одним из самых 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 (Al₄C₃), карбид бериллия (Be₂C) и карбид магния (Mg₂C).

Ацетилениды

Ацетилениды — ионные карбиды, являющиеся производными ацетилена (этина).

Активно гидролизуются с образованием ацетилена.

Наибольшее практическое значение имеет карбид (ацетиленид) кальция CaC₂. 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.

См. также

• Сверхтвёрдые материалы

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».