Карбид

Карбид се наричат съединенията на въглерода с метали и неметали. В тесен смисъл терминът карбид се отнася до съединенията на въглерода с металите. От всички елементи само кислородът, сярата, азотът, флуорът, хлорът и бромът са по-електроотрицателни от въглерода и техните съединения са извън групата на карбидите. Карбидите могат да бъдат разделени на три групи: йонни, метални и ковалентни.

Fe^¾+: __ C⁴⁻: __

Свойства

Карбидите са труднотопими твърди вещества, неразтворими в известните разтворители. Карбидите на бора и силиция (В₄С и SiC), титановият карбид, волфрамовият карбид, циркониевият карбид, (съответно TiC, WC и ZrC) притежават висока твърдост, огнеупорност и химическа инертност. Железният карбид (още железен цементит) е химично съединение задавано с формулата Fe₃C (или Fe₂C:Fe) и притежава ромбоидна кристална структура. По качества е твърд и чуплив. Обикновено определян като керамичен в чистата си форма, но се използва предимно в металургията.

Йонни карбиди образуват главно елементите от I, II и III група на периодичната система. Това са безцветни вещества с кристална решетка. Под действието на водата и разредени киселини лесно хидролизират. В зависимост от въглеводорода, който се отделя при тяхната хидролиза, те също могат да се разделят на три групи.

Към първата група се отнасят карбиди, които могат да се разглеждат като производни на метана, напр. Al₄C₃ и Ве₂С:

Al₄C₃ + 12Н₂О → 4Al(OH)₃ + 3СН₄

Получават се при директно взаимодействие на елементите при температура около 1500 °C.

Към втората група йонни карбиди се отнасят тези, които могат да се разглеждат като производни на ацетилена (етина), поради което се наричат ацетилениди:

СаС₂ + 2Н₂О → Ca(OH)₂ + С₂Н₂

Обикновено се получават от метален оксид и въглерод при висока температура

Единственият представител на третата група йонни карбиди е магнезиевият карбид Mg₂C₃. При хидролиза дава метилацетилен (1-пропин)

Mg₂C₃ + 4Н₂О → 2Mg(OH)₂ + СН₃С≡СН

При втората група карбиди (металните), образуването е свързано с внедряването на въглеродни атоми в октаедричните празнини на решетката на метала. За да се осъществи това внедряване, трябва атомният радиус на метала да бъде достатъчно голям (над 130 pm). При такива условия решетката на метала съществено не се нарушава, в резултат на което характерните метални свойства (напр. електропроводимост) не се изменят. Нещо повече, внедряването на С-атом стабилизира кристалната решетка, което води до известно повишаване на температурата на топене и твърдостта на карбида в сравнение с чистия метал.

Типични ковалентни карбиди са SiC (силициев карбид) и В₄С (борен карбид). Силициевият карбид е наричан още карборунд. Характеризира се с голяма твърдост (около 9 по скалата на Моос), висока температура на топене и химична инертност. В практиката се употребява за направа на абразивни инструменти.

Борният карбид се получава чрез редукция на В₂О₃ с С. Аналогично на силициевия карбид има висока твърдост и също се употребява като абразивен материал.