Karbid hliníku - Aluminium carbide - Wikipedia
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Preferovaný název IUPAC Karbid hliníku | |
| Ostatní jména Karbid hliníku | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA | 100.013.706  |
| Číslo ES |
|
| Pletivo | Hliník + karbid |
PubChem CID | |
| UN číslo | UN 1394 |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| Al4C3 | |
| Molární hmotnost | 143,95853 g / mol |
| Vzhled | bezbarvé (pokud jsou čisté) šestihranné krystaly[1] |
| Zápach | bez zápachu |
| Hustota | 2,93 g / cm3[1] |
| Bod tání | 2 200 ° C (3 990 ° F; 2 470 K) |
| Bod varu | rozkládá se při 1400 ° C[2] |
| reaguje na výrobu zemního plynu | |
| Struktura | |
| Rhombohedral, hR21, vesmírná skupina R3m, č. 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, a = 78,743 °, β = 78,743 °, γ = 60 °[2] | |
| Termochemie | |
Tepelná kapacita (C) | 116,8 J / mol K. |
Std molární entropie (S | 88,95 J / mol K. |
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | -209 kJ / mol |
Gibbsova volná energie (ΔFG˚) | -196 kJ / mol |
| Nebezpečí | |
| Piktogramy GHS |   |
| Signální slovo GHS | Varování |
| H261, H315, H319, H335 | |
| P231 + 232, P261, P264, P271, P280, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P332 + 313, P337 + 313, P362, P370 + 378, P402 + 404, P403 + 233, P405, P501 | |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 ověřit (co je   ?) | |
| Reference Infoboxu | |
Karbid hliníku, chemický vzorec Al4C3, je karbid z hliník. Má vzhled světle žlutých až hnědých krystalů. Je stabilní do 1400 ° C. Rozkládá se ve vodě s produkcí metanu.
Struktura
Karbid hliníku má neobvyklou krystalovou strukturu, která se skládá ze střídajících se vrstev Al2C a Al2C2. Každý atom hliníku je koordinován na 4 atomy uhlíku za vzniku čtyřbokého uspořádání. Atomy uhlíku existují ve 2 různých vazebných prostředích; jeden je deformovaný osmistěn se 6 atomy Al ve vzdálenosti 217 odpoledne. Druhou je zkreslená trigonální bipyramidová struktura 4 atomů Al ve 190–194 pm a pátého atomu Al ve 221 pm.[3][4]Jiné karbidy (IUPAC nomenklatura: methides ) také vykazují složité struktury.
Reakce
Karbid hliníku hydrolyzuje s vývojem metan. Reakce probíhá při teplotě místnosti, ale rychle se zrychluje zahříváním.[5]
- Al4C3 + 12 hodin2O → 4 Al (OH)3 + 3 CH4
Podobné reakce se vyskytují iu jiných protických činidel:[1]
- Al4C3 + 12 HCl → 4 AlCl3 + 3 CH4
Reaktivní horké izostatické lisování (hipping) při ≈40 MPa příslušných směsí Ti, Al4C3 grafit, po dobu 15 hodin při 1300 ° C poskytuje převážně jednofázové vzorky Ti2AlC0.5N0.5, 30 hodin při 1300 ° C poskytuje převážně jednofázové vzorky Ti2AlC (Karbid titanu a hliníku ).[6]
Příprava
Karbid hliníku se připravuje přímou reakcí hliníku a uhlíku v elektrická oblouková pec.[3]
- 4 Al + 3 C → Al4C3
Alternativní reakce začíná oxidem hlinitým, ale je méně příznivá z důvodu tvorby kysličník uhelnatý.
- 2 Al2Ó3 + 9 ° C → Al4C3 + 6 CO
Karbid křemíku také reaguje s hliníkem za vzniku Al4C3. Tato konverze omezuje mechanické aplikace SiC, protože Al4C3 je křehčí než SiC.[7]
- 4 Al + 3 SiC → Al4C3 + 3 Si
V kompozitech z hliníkové matrice vyztužených karbidem křemíku vytvářejí chemické reakce mezi karbidem křemíku a roztaveným hliníkem vrstvu karbidu hliníku na částicích karbidu křemíku, což snižuje pevnost materiálu, i když zvyšuje smáčivost částic SiC.[8] Tuto tendenci lze snížit potažením částic karbidu křemíku vhodným oxidem nebo nitridem, preoxidací částic za vzniku oxid křemičitý potahování nebo použití vrstvy obětní kov.[9]
Kompozitní materiál hliník-hliník z karbidu lze vyrobit mechanickým legováním smícháním hliníkového prášku s grafit částice.
Výskyt
Malá množství karbidu hliníku jsou běžnou technickou nečistotou karbid vápníku. Při elektrolytické výrobě hliníku se karbid hlinitý tvoří jako produkt koroze grafitových elektrod.[10]
v kompozity s kovovou matricí na bázi hliníkové matrice vyztužené nekovovými karbidy (karbid křemíku, karbid boru atd.) nebo uhlíková vlákna, karbid hliníku se často tvoří jako nežádoucí produkt. V případě uhlíkových vláken reaguje s hliníkovou matricí při teplotách nad 500 ° C; lepšího smáčení vlákna a inhibice chemické reakce lze dosáhnout jeho potažením např. titan borid.[Citace je zapotřebí ]
Aplikace
Částice karbidu hliníku jemně rozptýlené v hliníkové matrici snižují tendenci materiálu k plížit se, zejména v kombinaci s karbid křemíku částice.[11]
Karbid hliníku lze použít jako abrazivní ve vysoké rychlosti řezné nástroje.[12] Má přibližně stejnou tvrdost jako topas.[13]
Viz také
Reference
- ^ A b C Mary Eagleson (1994). Stručná chemie encyklopedie. Walter de Gruyter. p.52. ISBN 978-3-11-011451-5.
- ^ A b Gesing, T. M .; Jeitschko, W. (1995). "Krystalová struktura a chemické vlastnosti U2Al3C4 a zušlechťování struktury Al4C3". 50. Zeitschrift für Naturforschung B, Časopis chemických věd: 196–200. Citovat deník vyžaduje
| deník =(Pomoc) - ^ A b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. p. 297. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Solozhenko, Vladimir L .; Kurakevych, Oleksandr O. (2005). "Stavová rovnice karbidu hliníku Al4C3". Polovodičová komunikace. 133 (6): 385–388. doi:10.1016 / j.ssc.2004.11.030. ISSN 0038-1098.
- ^ kvalitativní anorganická analýza. Archiv CUP. 1954. str. 102.
- ^ Barsoum, M.W .; El-Raghy, T .; Ali, M. (30. června 1999). "Zpracování a charakterizace Ti2AlC, Ti2AlN a Ti2AlC0.5N0.5". Springer. 31 (7): 1857–1865. doi:10.1007 / s11661-006-0243-3.
- ^ Deborah D. L. Chung (2010). Kompozitní materiály: Funkční materiály pro moderní technologie. Springer. p. 315. ISBN 978-1-84882-830-8.
- ^ Urena; Salazar, Gomez De; Gil; Escalera; Baldonedo (1999). „Skenovací a transmisní elektronová mikroskopie, studie mikrostrukturálních změn, ke kterým dochází v kompozitech z hliníkové matrice vyztužených částicemi SiC během lití a svařování: reakce rozhraní“. Journal of Microscopy. 196 (2): 124–136. doi:10.1046 / j.1365-2818.1999.00610.x. PMID 10540265.
- ^ Guillermo Requena. „A359 / SiC / xxp: Al slitina A359 vyztužená nepravidelně tvarovanými částicemi SiC“. MMC-ASSESS Metal Matrix Composites. Archivovány od originál dne 15. 8. 2007. Citováno 2007-10-07.
- ^ Jomar Thonstad; et al. (2001). Elektrolýza hliníku: Základy Hall-Héroultova procesu 3. vydání. Hliník-Verlag. p. 314. ISBN 978-3-87017-270-1.
- ^ S.J. Zhu; L.M. Peng; Q. Zhou; Z Y. Ma; K. Kuchařová; J. Čadek (1998). „Creepové chování hliníku zesílené jemnými částicemi karbidu hliníku a zesílené částicemi karbidu křemíku DS Al-SiC / Al4C3composites“. Acta Technica CSAV (5): 435–455. Archivovány od originál (abstraktní) dne 22.02.2005.
- ^ Jonathan James Saveker et al. "Vysokorychlostní řezný nástroj" Americký patent 6033789Datum vydání: 7. března 2000
- ^ E. Pietsch, ed .: „Gmelins Hanbuch der anorganischen Chemie: Aluminium, Teil A“, Verlag Chemie, Berlín, 1934–1935.