Dünyada bilinen birçok farklı kimyasal madde vardır.bağlantılar: yaklaşık yüz milyonlarca. Ve hepsi, insanlar olarak, bireydir. Farklı bileşim ile aynı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip iki madde bulmak mümkün değildir.
En ilginç inorganik maddelerden biribeyaz ışıkta var olan karbürlerdir. Bu makalede yapılarını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, uygulamalarını tartışacak ve üretimlerinin inceliklerini inceleyeceğiz. Ama önce, keşif tarihi hakkında biraz.
Formüllerini verdiğimiz metal karbürleraşağıda doğal bileşikler değildir. Bunun nedeni, moleküllerinin su ile etkileşime girdiğinde parçalanma eğiliminde olmalarıdır. Bu nedenle, karbürlerin sentezindeki ilk girişimlerden bahsetmeye değer.
1849'dan beri senteze referanslar var.Bununla birlikte, silisyum karbür, bu girişimlerden bazıları tanınmadı. Büyük ölçekli prodüksiyon 1893 yılında Amerikalı kimyager Edward Acheson tarafından daha sonra adını alan bir şekilde başladı.
Kalsiyum karbid sentezinin tarihçesi de büyük miktarda bilgi ile ayırt edilmez. 1862'de Alman kimyager Friedrich Wöhler onu aldı ve kaynaşık çinko ve kalsiyum ile kömürü ısıtdı.
Şimdi daha ilginç bölümlere geçiyoruz: kimyasal ve fiziksel özellikler. Sonuçta, onlar bu madde sınıfının uygulamasının özünü içerirler.
Kesinlikle tüm karbürler sertlikleri ile ayırt edilir.Örneğin, Mohs ölçeğindeki en sert maddelerden biri tungsten karbürdür (10 olası noktadan 9'u). Dahası, bu maddeler çok refrakterdir: Bazılarının erime noktası iki bin dereceye ulaşır.
Çoğu karbür kimyasal olarak etkisizdir veaz miktarda madde ile etkileşime girer. Solventlerde çözünmezler. Bununla birlikte, çözünmenin, bağların tahrip olması ve metal hidroksit ve hidrokarbon oluşumu ile su ile etkileşimi olduğu düşünülebilir.
En son reaksiyonu ve bir sonraki bölümde karbürleri içeren diğer ilginç kimyasal dönüşümleri tartışacağız.
Hemen hemen tüm karbürler suyla etkileşime girer.Bazıları - kolayca ve ısıtmasız (örneğin, kalsiyum karbür) ve bazıları (örneğin, silikon karbür) - su buharını 1800 dereceye kadar ısıtırken. Tepkime, daha sonra tartışacağımız bileşikteki bağın yapısına bağlıdır. Su ile reaksiyonda, çeşitli hidrokarbonlar oluşur. Bu, su içinde bulunan hidrojenin karbürdeki karbon ile birleşmesi nedeniyle oluşur. Ne tür hidrokarbonun üretileceğini (veya hem sınırlayıcı hem de doymamış bileşiğin ortaya çıkabileceğini) anlamak için, başlangıç malzemesinde bulunan karbonun değerine bağlı olarak yapabiliriz. Örneğin, formülü CaC olan kalsiyum karbürümüz varsa2C iyonunu içerdiğini görüyoruz22-. Böylece, iki hidrojen iyonu + yükü ile eklemek mümkündür. Böylece C bileşiğini elde ederiz.2X2 - asetilen. Aynı şekilde, formülü Al olan alüminyum karbür gibi bir bileşikten4C3CH alıyoruz4. Neden C değil3X12soruyor musun Sonuçta, bir iyonun 12- yükü vardır.Gerçek şu ki, maksimum hidrojen atomu sayısı 2n + 2 formülüyle belirlenir, burada n karbon atomlarının sayısıdır. Yani, sadece C formülüne sahip bir bileşik mevcut olabilir3X8 (propan) ve 12- yükü olan bu iyon, protonlarla birleştirildiğinde metan moleküllerini veren 4- yükü olan üç iyona bozunur.
Oksidasyon reaksiyonları ilginçtir.karbürler. Hem güçlü oksitleyici ajan karışımlarına maruz kaldıklarında hem de bir oksijen atmosferinde normal yanma sırasında ortaya çıkabilirler. Her şey oksijenle açıksa: iki oksit elde edilir, daha sonra diğer oksitleyici ajanlarla daha ilginçtir. Her şey karbürün bir parçası olan metalin doğasına ve ayrıca oksitleyici ajanın doğasına bağlıdır. Örneğin, formülü SiC olan silikon karbür, nitrik ve hidroflorik asitlerin bir karışımı ile reaksiyona sokulduğunda, karbondioksit salınımı ile heksaflorosilikik asit oluşturur. Ve aynı reaksiyonu gerçekleştirirken, sadece nitrik asitle, silikon oksit ve karbon dioksit elde ederiz. Oksitleyici maddeler ayrıca halojenler ve kalkojenleri içerir. Herhangi bir karbür onlarla etkileşime girer, reaksiyon formülü sadece yapısına bağlıdır.
Formüllerini incelediğimiz metallerin karbürleri- bu bileşik sınıfının tek temsilcilerinden uzak. Şimdi, bu sınıfın ticari olarak önemli her bir bileşiğine daha yakından bakacağız ve daha sonra yaşamlarımızdaki uygulamaları hakkında konuşacağız.
Formülü CaC olan karbür ortaya çıkıyor2, yapıda SiC'den önemli ölçüde farklıdır.Ve fark öncelikle atomlar arasındaki bağın doğasındadır. İlk durumda, tuz benzeri bir karbür ile uğraşıyoruz. Bu bileşik sınıfı, pratik olarak bir tuz gibi davrandığı, yani iyonlara ayrılabildiği için adlandırılmıştır. Böyle bir iyonik bağ çok zayıftır, bu da hidroliz reaksiyonunu ve iyonlar arasındaki etkileşimler de dahil olmak üzere diğer birçok dönüşümü gerçekleştirmeyi kolaylaştırır.
Muhtemelen daha endüstriyel olarak önemli bir başka türkarbürler kovalent karbürlerdir: örneğin SiC veya WC. Yüksek yoğunluk ve dayanıklılık ile ayırt edilirler. Yanı sıra refrakter ve seyreltilmiş kimyasallara karşı inert.
Metal benzeri karbürler de vardır.Aksine, karbonlu metal alaşımları olarak düşünülebilirler. Bunlar arasında, örneğin, çimento farklıdır (demir karbür, formülü farklıdır, ancak ortalama olarak yaklaşık olarak şöyledir: Fe3C) veya dökme demir. İyonik ve kovalent karbürler arasında derece derecede kimyasal aktiviteye sahiptirler.
Tartıştığımız kimyasal bileşikler sınıfının bu alt türlerinin her birinin kendi pratik uygulaması vardır. Bir sonraki bölümde her birinin nasıl ve nerede kullanıldığı hakkında konuşacağız.
Daha önce tartıştığımız gibi, kovalent karbürleren geniş pratik uygulama yelpazesi. Bunlar, aşındırıcı ve kesme malzemeleri ve çeşitli alanlarda kullanılan kompozit malzemelerdir (örneğin, vücut zırhını oluşturan malzemelerden biri olarak) ve otomobil parçaları ve elektronik cihazlar ve ısıtma elemanları ve nükleer enerjidir. Ve bu, bu süper sert karbürlerin uygulamalarının tam bir listesi değildir.
En dar uygulamalar tuz oluşturan karbürlerdir. Su ile reaksiyonları hidrokarbonların üretilmesi için bir laboratuvar yöntemi olarak kullanılır. Bu nasıl olur, yukarıda tartıştık.
Kovalent, metal benzeri karbürlerle birlikteendüstrideki en geniş uygulama alanına sahiptir. Daha önce de söylediğimiz gibi, tartıştığımız metal benzeri bileşikler çelik, dökme demir ve karbonla serpiştirilmiş diğer metal bileşikleridir. Kural olarak, bu tür maddelerdeki metal d-metal sınıfına aittir. Bu yüzden kovalent bağlar oluşturmaya değil, metal yapıya girmiş gibi eğilimlidir.
Bize göre, yukarıdaki bileşiklerin pratik uygulamaları fazlasıyla yeterli olmaktadır. Şimdi bunları elde etme sürecine bir göz atın.
İncelediğimiz ilk iki karbür türüyani kovalent ve tuz benzeri, çoğunlukla basit bir yolla elde edilir: elementin oksidini ve kokunu yüksek sıcaklıkta reaksiyona sokarak. Bu durumda, karbondan oluşan kokun bir kısmı oksit bileşimindeki elementin atomu ile birleşir ve karbür oluşturur. Diğer kısım oksijen alır ve karbon monoksit oluşturur. Bu yöntem çok enerji tüketir, çünkü reaksiyon bölgesinde yüksek bir sıcaklığın (yaklaşık 1600-2500 derece) korunmasını gerektirir.
Bazı bileşik türleri içinalternatif reaksiyonlar kullanın. Örneğin, sonuçta karbür veren bir bileşiğin ayrışması. Reaksiyon formülü spesifik bileşiğe bağlıdır, bu yüzden tartışmayacağız.
Makalemizi tamamlamadan önce, bazı ilginç karbürleri tartışacağız ve bunlar hakkında daha ayrıntılı olarak konuşacağız.
Sodyum Karbür Bu bileşik için formül C'dir.2üzerinde2. Asetilenid olarak daha fazla temsil edilebilir (o zamanasetilen içindeki hidrojen atomlarının sodyum atomları ile değiştirilmesinin ürünüdür) ve karbür değildir. Kimyasal formül bu incelikleri tam olarak yansıtmaz, bu yüzden yapıda aranmalıdır. Bu çok aktif bir maddedir ve su ile herhangi bir temasta asetilen ve alkali oluşumu ile aktif olarak etkileşime girer.
Magnezyum Karbür Formül: MgC2. Bunu yeterince elde etmenin ilginç yollarıaktif bileşik. Bunlardan biri, yüksek sıcaklıkta magnezyum florürün kalsiyum karbür ile sinterlenmesini içerir. Bunun sonucunda iki ürün elde edilir: kalsiyum florür ve ihtiyacımız olan karbür. Bu reaksiyonun formülü oldukça basittir ve isterseniz uzmanlık literatüründe kendinizi tanıyabilirsiniz.
Makalede sunulan malzemenin yararlılığından emin değilseniz, sonraki bölüm tam size göre.
İlk olarak, kimyasal bileşikler hakkında bilgiasla gereksiz olamaz. Bilgi ile silahlanmak her zaman onsuz kalmaktan daha iyidir. İkincisi, belirli bileşiklerin varlığını ne kadar iyi bilirseniz, oluşum mekanizmalarını ve var olmalarına izin veren yasaları daha iyi anlarsınız.
Sonuna geçmeden önce, bu materyalin çalışması hakkında bazı öneriler vermek istiyorum.
Çok basit. Bu sadece bir kimya bölümü. Ve kimya ders kitaplarında incelenmelidir. Okul bilgileriyle başlayın ve üniversite ders kitaplarından ve referans kitaplarından daha derinlemesine ilerleyin.
Bu konu ilk bakışta göründüğü kadar basit ve sıkıcı değil. Eğer hedefinizi bulursanız kimya her zaman ilginç olabilir.
