Kiliconkarbidkemisk struktur, egenskaper och användningar

Vad är kiselkarbid?

han Kiselkarbid Det är ett kovalent fast ämne som bildas av kol och kisel. Det är av stor hårdhet med ett värde av 9,0 till 10 på MOHS -skalan, och dess kemiska formel är SiC, som kan tänka att kol är fäst vid kiselet med en trippelkovalent bindning, med en positiv belastning (+) i SI och en negativ belastning (-) i kol (⁺Si≡C^-).

Egentligen är länkar i denna förening helt olika. Det upptäcktes 1824 av den svenska kemisten Jön Jacob Berzelius, medan han försökte syntetisera diamanter. 1893 upptäckte den franska forskaren Henry Moissani ett mineral vars sammansättning innehöll kiselkarbid.

Denna upptäckt gjorde det när man undersökte stenprover från krateret av en meteorit i Diablo Canyon, EE. U U. Han kallade detta mineral som Moissanita. Å andra sidan skapade Edward Goodrich Acheson (1894) en metod för att syntetisera kiselkarbid, reagera sand eller hög renhetskvart med oljekok.

Goodrich kallade Carborundum (eller Carborundium) till den erhållna produkten och grundade ett företag för att producera slipmedel.

Kemisk struktur

Den övre bilden illustrerar den kubiska och kristallina strukturen hos kiselkarbid. Detta arrangemang är detsamma som diamanten, trots skillnaderna i atomradioerna mellan C och SI.

Alla länkar är starkt kovalenta och riktade, till skillnad från joniska fasta ämnen och deras elektrostatiska interaktioner.

SIC -formen Molecular Tetrahedra; det vill säga alla atomer är kopplade till fyra andra. Dessa tetraedrala enheter binder till varandra genom kovalenta bindningar och antar kristallina strukturer efter lager.

Dessa lager har också sina egna kristallina arrangemang, som är av tre typer: A, B och C.

Det vill säga att ett lager A skiljer sig från B, och det senare till C. Således består SIC -kristallen i att stapla en skiktsekvens, som förekommer fenomenet känt som polytipism.

Till exempel består den kubiska polytypen (liknande diamantens) av ett ABC -skiktstapling och har därför en 3C -kristallin struktur.

Andra stapling av dessa lager genererar också andra strukturer, bland dessa Rhomboédica och hexagonala politiker. Faktum är att de kristallina strukturerna i SIC slutar vara en "kristallin störning".

Den enklaste hexagonala strukturen för SIC, 2h (överlägsen bild), bildas som ett resultat av staplingen av skikten med sekvensen Ababa ... efter varannan lager upprepas sekvensen, och därifrån är det där antalet 2 uppstår från.

Egenskaper av Kiselkarbid

Generella egenskaper

Molmassa

40,11 g/mol

Utseende

Varierar med metoden för att erhålla och de använda materialen. Det kan vara: gul, grön, svartaktig blå eller iriserande kristaller.

Densitet

3,16 g/cm3

Smältpunkt

2830 ºC.

Brytningsindex

2.55.

Kristaller

Det finns polymorfism: αSIC hexagonala kristaller och ßSIC kubiska kristaller.

Hårdhet

9 till 10 på Mohs -skalan.

Motstånd mot kemiska medel

Det är resistent mot verkan av syror och starka alkalier. Dessutom är kiselkarbid kemiskt inert.

Termiska egenskaper

• Hög värmeledningsförmåga.
• Det stöder stora temperaturer.
• Hög värmeledningsförmåga.
• Låg linjär termisk dilationskoefficient, så det stöder stora temperaturer med låg expansion.
• Termisk chockbeständig.

Mekaniska egenskaper

• Högmotstånd mot kompression.
• Nötning och korrosionsbeständig.
• Det är ett lätt material av stor styrka och motstånd.
• Upprätthåller sitt elastiska motstånd vid höga temperaturer.

Egenskaper elektrisk

Det är en halvledare som kan uppfylla sina funktioner vid höga temperaturer och extrema spänningar, med lite spridning av dess kraft till det elektriska fältet.

Användning av Kiselkarbid

Som slipmedel

• Kiselkarbid är en halvledare som kan stödja stora temperaturer, högspänning eller elektriska fältgradienter 8 gånger mer än kisel kan tåla. Därför användbarhet vid konstruktion av dioder, transitorer, undertryckare och mikrovågsanordningar med hög energi.
• Med föreningen tillverkas ljusemitterande dioder (LED) och detektorerna för de första radioapparaterna (1907). För närvarande har kiselkarbid bytts ut i tillverkningen av LED -glödlampor av Gallium Nitur.
• I elektriska system, kiselkarbure.

I form av strukturerad keramik

• I en process som kallas sintring värms kiselkarbidpartiklar - såväl som följeslagare - vid en lägre temperatur än smälttemperaturen för denna blandning. Således ökar motståndet och styrkan hos det keramiska objektet genom att bilda starka kopplingar mellan partiklarna.
• Strukturell keramik av kiselkarbid har haft ett omfattande användningsområde. De används i skivbromsar och i kopplingarna av motorfordon, i partikelfilter som finns i diesel och som ett tillsatsmedel i oljor för att minska friktion.
• Användningen av den strukturella keramiken hos kiselkarbid har generaliserats i de delar som utsätts för höga temperaturer. Till exempel är detta fallet med halsen i rakets injektorer och rullarna på ugnarna.
• Kombinationen av hög värmeledningsförmåga, hårdhet och stabilitet vid höga temperaturer orsakar komponenterna i värmeväxlare med kiselkarbid.
• Strukturell keramik används i injektorerna av sandstrålar, fordonsstämplar av vattenpumpar, lager och extruderingstärningar. Det utgör också materialet från krosolerna, som används i gjuteriet av metaller.
• Det är en del av värmeelementen som används i gjuteriet av glas och icke -järnmetaller, liksom i kaloribehandlingen av metaller.

Andra användningsområden

• Det kan användas vid mätning av gastemperatur. I en teknik som kallas pyrometri upphettas en kiselkarbidfilament och avger en strålning som korrelerar med temperaturen i ett intervall av 800-2500 ºK.
• Det används i kärnkraftverk för att undvika läckaget av materialet som produceras genom fission.
• I stålproduktion används det som bränsle.