세계에는 다른 화학 물질이 많이 있습니다화합물 : 수억의 정도. 그리고 사람들은 모두 개인입니다. 화학적 및 물리적 특성이 다른 조성과 일치하는 두 가지 물질을 찾는 것은 불가능합니다.
가장 흥미로운 무기 물질 중 하나이 세상에 존재하는 것은 탄화물입니다. 이 기사에서는 구조, 물리적 및 화학적 특성, 응용의 미묘한 적용 및 분석에 대해 논의합니다. 그러나 먼저, 발견의 역사에 대해 조금.
Карбиды металлов, формулы которых мы приведём 아래는 천연 화합물이 아닙니다. 이것은 물과의 상호 작용에 따라 분자가 분해되는 경향이 있기 때문입니다. 따라서 탄화물을 합성하려는 첫 번째 시도에 대해 이야기 할 가치가 있습니다.
Начиная с 1849 имеются упоминания о синтезе 그러나, 탄화 규소는 이들 시도 중 일부가 인식되지 않은 채 남아있다. 대량 생산은 1893 년 미국 화학자 Edward Acheson에 의해 시작되었고,이 방법으로 그 이름을 따서 명명되었습니다.
탄화 칼슘 합성의 역사는 또한 많은 양의 정보에서 다르지 않습니다. 1862 년에 독일 화학자 프리드리히 볼러 (Friedrich Wöhler)는 용융 아연과 칼슘을 석탄으로 가열하여이를 받았다.
이제 더 흥미로운 섹션 인 화학적 및 물리적 특성으로 넘어 갑시다. 결국, 이러한 종류의 물질 사용의 본질이 놓여 있습니다.
물론 모든 탄화물은 경도로 구별됩니다.예를 들어, Mohs 스케일에서 가장 단단한 물질 중 하나는 텅스텐 카바이드입니다 (10 개의 가능한 지점 중 9 개). 또한이 물질은 매우 내화성이 있습니다. 일부의 융점은 2 천도에 이릅니다.
대부분의 탄화물은 화학적으로 불활성이며소량의 물질과 상호 작용합니다. 그들은 어떤 용매에도 용해되지 않습니다. 그러나, 용해는 결합의 파괴 및 금속 수산화물 및 탄화수소의 형성과 함께 물과의 상호 작용으로 간주 될 수있다.
다음 섹션에서 최신 반응과 탄화물과 관련된 많은 흥미로운 화학 변형에 대해 논의 할 것입니다.
거의 모든 탄화물은 물과 반응합니다. 일부-쉽게 가열하지 않고 (예 : 탄화 칼슘), 일부 (예 : 탄화 규소)-수증기를 1800도까지 가열 할 때. 이 경우의 반응성은 화합물의 결합 특성에 따라 달라지며 나중에 설명하겠습니다. 물과 반응하여 다양한 탄화수소가 형성됩니다. 이것은 물의 수소가 탄화물의 탄소와 결합하기 때문에 발생합니다. 어떤 종류의 탄화수소가 나올지 (제한적 화합물과 불포화 화합물이 모두 나올 수 있음)를 이해하려면 원래 물질에 포함 된 탄소의 원자가를 기준으로 할 수 있습니다. 예를 들어, 우리가 칼슘 카바이드를 가지고 있다면 그 공식은 CaC2, 우리는 그것이 이온 C를 포함하고 있음을 알 수 있습니다22-... 이것은 + 전하를 갖는 두 개의 수소 이온이 그것에 부착 될 수 있음을 의미합니다. 따라서 우리는 화합물 C를 얻습니다.2X2 -아세틸렌. 같은 방식으로, 알루미늄 카바이드와 같은 화합물에서 공식은 Al4C3, 우리는 CH를 얻습니다4... 왜 C3X12, 물어? 결국, 이온은 12-의 전하를 가지고 있습니다. 사실 수소 원자의 최대 수는 화학식 2n + 2에 의해 결정되며, 여기서 n은 탄소 원자의 수입니다. 따라서 화학식 C의 화합물 만 존재할 수 있습니다.3X8 (프로판), 그리고 12- 전하를 가진 이온은 4- 전하를 가진 3 개의 이온으로 붕괴되어 양성자와 결합 될 때 메탄 분자를 생성합니다.
산화 반응이 중요합니다.탄화물. 강한 산화제 혼합물에 노출 될 때와 산소 대기에서 일반 연소 중에 발생할 수 있습니다. 산소로 모든 것이 명확하면 두 개의 산화물이 얻어지고 다른 산화제를 사용하면 더 흥미 롭습니다. 그것은 모두 탄화물의 일부인 금속의 특성과 산화제의 특성에 달려 있습니다. 예를 들어,식이 SiC 인 탄화 규소는 질산과 불화 수소산의 혼합물과 상호 작용할 때 이산화탄소 방출과 함께 헥사 플루오로 규산을 형성합니다. 그리고 동일한 반응을 수행 할 때 질산 만 사용하면 산화 규소와 이산화탄소를 얻습니다. 할로겐과 칼 코겐은 또한 산화제로 분류 될 수 있습니다. 모든 탄화물은 그들과 상호 작용하며 반응 공식은 구조에만 의존합니다.
금속 탄화물, 우리가 고려한 공식이 종류의 화합물의 유일한 대표자와는 거리가 멀다. 이제 우리는이 클래스의 산업적으로 중요한 각 화합물을 자세히 살펴본 다음 우리 삶에서 그 적용에 대해 이야기 할 것입니다.
카바이드의 공식은 예를 들어 CaC입니다.2, SiC와 구조가 크게 다릅니다. 그리고이 차이는 주로 원자 사이의 결합 특성에 있습니다. 첫 번째 경우, 우리는 소금과 같은 탄화물을 다루고 있습니다. 이 종류의 화합물은 실제로 소금처럼 행동하기 때문에 이름이 붙여졌습니다. 즉, 이온으로 해리 될 수 있습니다. 이 이온 결합은 매우 약하기 때문에 가수 분해 반응과 이온 간의 상호 작용을 포함한 다른 많은 변형을 쉽게 수행 할 수 있습니다.
산업적으로 더 중요한 또 다른 종탄화물은 공유 탄화물입니다 : 예를 들어 SiC 또는 WC. 그들은 고밀도와 강도로 구별됩니다. 그들은 또한 내화성이며 화학 물질을 희석하는 데 불활성입니다.
금속과 같은 탄화물도 있습니다. 오히려 탄소와 금속의 합금으로 볼 수 있습니다. 이 중 예를 들어 시멘타이트 (공식이 다른 탄화철)를 구별 할 수 있지만 평균적으로 대략 다음과 같습니다.3C) 또는 주철. 그들은 이온 탄화물과 공유 탄화물 사이의 중간 정도의 화학적 활성을 가지고 있습니다.
우리가 논의하는 화학 화합물 부류의 이러한 각 아종은 고유 한 실제 적용을 가지고 있습니다. 다음 섹션에서 각각이 적용되는 방법과 위치에 대해 이야기하겠습니다.
이미 논의했듯이 공유 탄화물은가장 광범위한 실제 응용 프로그램. 연마재, 절단 재, 다양한 분야 (예 : 방탄복을 구성하는 재료 중 하나), 자동차 부품, 전자 기기, 발열체, 원자력에 사용되는 복합재입니다. 그리고 이것은 이러한 초경 탄화물의 전체 응용 프로그램 목록이 아닙니다.
소금 형성 탄화물은 적용 범위가 가장 좁습니다. 물과의 반응은 탄화수소를 생산하는 실험실 방법으로 사용됩니다. 위에서 어떻게 이런 일이 발생하는지 이미 논의했습니다.
공유 금속과 유사한 탄화물과 함께업계에서 널리 사용됩니다. 우리가 이미 말했듯이, 우리가 논의하고있는 금속과 같은 유형의 화합물은 강철, 주철 및 탄소가 포함 된 기타 금속 화합물입니다. 일반적으로 이러한 물질에서 발견되는 금속은 d- 금속 등급에 속합니다. 그렇기 때문에 공유 결합을 형성하지 않고 금속 구조로 침투하는 경향이 있습니다.
우리의 의견으로는 위의 화합물은 충분한 실제 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 이제 그것들을 얻는 과정을 살펴 보겠습니다.
우리가 고려한 처음 두 가지 유형의 탄화물즉, 공유 및 염과 같은 것은 고온에서 원소의 산화물과 코크스의 반응에 의해 하나의 간단한 방법으로 가장 자주 얻어진다. 이 경우 탄소로 구성된 코크스의 일부는 산화물 구성의 원소 원자와 결합하여 탄화물을 형성합니다. 다른 부분은 산소를 "받아 들여"일산화탄소를 형성합니다. 이 방법은 반응 구역에서 고온 (약 1600-2500도)을 유지해야하기 때문에 매우 에너지 집약적입니다.
일부 유형의 화합물대체 반응을 사용하십시오. 예를 들어, 궁극적으로 탄화물을 생성하는 화합물의 분해. 반응식은 특정 화합물에 따라 다르므로 논의하지 않겠습니다.
기사를 마치기 전에 몇 가지 흥미로운 탄화물에 대해 논의하고 더 자세히 이야기합시다.
탄화 나트륨. 이 화합물 C의 공식2에2... 오히려 아세틸 레나 이드로 표현 될 수 있습니다.카바이드가 아닌 아세틸렌에서 수소 원자를 나트륨 원자로 치환 한 산물입니다. 화학 공식은 이러한 미묘함을 완전히 반영하지 않으므로 구조에서 찾아야합니다. 이것은 매우 활동적인 물질이며 물과 접촉 할 때 매우 적극적으로 상호 작용하여 아세틸렌과 알칼리를 형성합니다.
마그네슘 카바이드. 공식 : MgC2... 이것을 충분히 얻는 흥미로운 방법활성 연결. 그중 하나는 고온에서 칼슘 카바이드와 함께 불화 마그네슘을 소결하는 것입니다. 결과적으로 불화 칼슘과 우리에게 필요한 탄화물의 두 가지 제품이 얻어집니다. 이 반응의 공식은 매우 간단하며 원하는 경우 전문 문헌에 익숙해 질 수 있습니다.
기사에 제시된 자료의 유용성에 대해 확실하지 않은 경우 다음 섹션이 적합합니다.
음, 먼저 화학 화합물에 대한 지식불필요 할 수 없습니다. 지식없이 방치하는 것보다 지식으로 무장하는 것이 항상 낫습니다. 둘째, 특정 화합물의 존재에 대해 더 많이 알수록 그 형성 메커니즘과 존재를 허용하는 법칙을 더 잘 이해할 수 있습니다.
마지막으로 넘어 가기 전에이 자료를 공부하기위한 몇 가지 권장 사항을 제공하고 싶습니다.
아주 간단합니다. 이것은 화학의 한 부분 일뿐입니다. 그리고 그것은 화학 교과서에서 공부해야합니다. 학교 정보로 시작하여보다 심층적 인 대학 교과서 및 참고 도서로 이동하십시오.
이 주제는 언뜻보기에 단순하고 지루하지 않습니다. 화학은 목적을 찾으면 항상 흥미로울 수 있습니다.
