Šarminė anglies reakcija su metalais gali gaminti įvairius karbidus. Sujungus tam tikrus cheminiai elementai gaunami junginiai, kurie pasižymi dideliu stiprumu. Užteks platus platinimas gavo versiją, vadinamą kalcio karbidu. Jis buvo pradėtas naudoti įvairiose pramonės šakose.
Techninio kalcio karbido išvaizda ir savybės
Pirmą kartą nagrinėjama kompozicija buvo gauta 1862 m. Procedūra buvo atlikta siekiant atskirti kalcį nuo kalkių, todėl gauta šviesiai pilka kompozicija be metalų savybių. Patirties dėka buvo gautas karbidas, kuris vėliau buvo pradėtas aktyviai naudoti įvairių gaminių gamyboje.
XX amžiaus pradžioje kalcio karbidas buvo pradėtas naudoti dideliais kiekiais acetileno gamybai. Štai kodėl jie pradėjo vykdyti aktyvius tyrimus, siekdami nustatyti produktyvesnę technologiją.
Techninės medžiagos charakteristikos lemia platų jos pasiskirstymą. Išvaizda medžiagai būdinga šviesiai pilka spalva; karbidai gaminami akmens arba miltelių pavidalu.
Fizinės savybės
Renkantis beveik bet kokią medžiagą, didžiausias dėmesys turėtų būti skiriamas fizines savybes... Nagrinėjamu atveju jie yra tokie:
- Junginys turi kristalinę struktūrą.
- Lydymosi temperatūra yra 2300 ° C. Reikėtų nepamiršti, kad tokia figūra būdinga tik grynai kompozicijai. Į kompoziciją pridėjus įvairių priemaišų, lydymosi temperatūra žymiai sumažėja.
Reikėtų nepamiršti, kad kalcio karbidas daugeliu atvejų yra kietos būsenos. Be to, spalva gali skirtis nuo pilkos iki pilkos Ruda... Kalcio karbido fizinės savybės lemia platų jo naudojimą įvairiose pramonės šakose.
Cheminės savybės
Nemenką reikšmę turi ir Cheminės savybės... Taikant medžiagą taip pat atsižvelgiama į juos. Pagrindinės savybės apima šias savybes:
- Kalcio karbidas pasižymi tuo, kad jis gerai sugeria drėgmę. Reikėtų nepamiršti, kad tokia procedūra pasireiškia ryškia chemine reakcija, susijusia su medžiagos skilimu.
- Dirbant su atitinkama medžiaga reikia turėti omenyje, kad susidariusios dulkės dirgina gleivinės organus. Be to, panaši reakcija gali atsirasti ir kristalams ar dulkėms patekus ant odos paviršiaus. Štai kodėl dirbant su atitinkamu junginiu reikia naudoti respiratorių ir kai kurias kitas apsaugos priemones.
- Kristalai aktyviai reaguoja į kitų medžiagų poveikį dažnai tik kaitinami. Taip gali susidaryti kalcio karbonatas.
- Kai kuriais atvejais kristalinė medžiaga sujungiama su azotu, todėl susidaro kalcio cianamidas.
- Kaitinant, gali įvykti reakcija su arsenu ir chloru, taip pat su fosforu.
Manoma, kad svarbiausia cheminė kokybė yra jautrus degradacijai, kai yra veikiamas vandens.
Priėmimas
Kaip minėta anksčiau, kalcio karbidas aktyviai naudojamas įvairių medžiagų gamyboje. Štai kodėl kalcio karbido gavimo procesas buvo nuolat tobulinamas. Naudojamų technologijų ypatybės apima šiuos dalykus:
- Negesintos kalkės naudojamos kaip žaliava. Daugeliu atvejų medžiaga gaunama iš kalkių, tačiau tokią procedūrą sunku atlikti namuose.
- Kalkės sumaišomos su smulkintu koksu, kad gautųsi vienalytė masė.
- Pramonėje kalcio karbidas gaunamas pagal schemą, kai medžiaga kaitinama iki aukštos temperatūros. Tam naudojamos elektroninės orkaitės. Rekomenduojama lydymosi temperatūra yra 1900 °C.
- Pakaitinus medžiagą iki tokios aukštos temperatūros, ji virsta skysta būsena. Darbui ruošiamos specialios formos.
Svarstydami, kaip gauti kalcio karbidą iš anglies, pažymime, kad pagal nustatytus standartus į kompoziciją turėtų būti įtraukta ne mažiau kaip 80% pagrindinės medžiagos. Priemaišos turėtų sudaryti ne daugiau kaip 25%, įskaitant anglį. Kalcio oksido gamyba taip pat generuoja šiluminę energiją, į kurią reikėtų atsižvelgti.
Transportavimas ir sandėliavimas
Veikiami drėgmės kalcio karbido milteliai suyra beveik akimirksniu. Taip susidaro acetilenas, kuris, esant didelei koncentracijai, yra degus ir sprogus. Būtent todėl gana daug dėmesio reikia skirti kalcio karbido, kuriam dažnai naudojamos skardinės ir specialūs būgnai, laikymui. Kitos saugojimo funkcijos apima šiuos dalykus:
- Išsiskyręs acetilenas yra lengvesnis už orą, todėl kaupiasi viršuje. Reikia turėti omenyje, kad jis turi narkotinį poveikį, gali užsidegti savaime.
- Gaminant didelį medžiagos kiekį Ypatingas dėmesys mokama saugumui. Pakavimui naudojama speciali pakuotė.
- Norėdami atidaryti pakuotę, naudokite įrankius, kurie nesukelia kibirkščių.
- Jei medžiaga pateko ant odos ar gleivinės, ją reikia nedelsiant pašalinti. Tokiu atveju paveiktas paviršius apdorojamas specialiu kremu ar kita apsaugine ir gydomąja medžiaga.
- Pagal nustatytas taisykles gabenimas gali būti atliekamas tik naudojant dengtą transporto priemonė... Tačiau pristatymas oro transportu yra draudžiamas.
Taisyklės taip pat draudžia laikyti kalcio karbidą su kitais. chemikalai ir šilumos šaltiniai. Taip yra todėl, kad susidariusios dujos gali chemiškai reaguoti su kitomis cheminėmis medžiagomis ir užsidegti.
Kalcio karbido taikymas
Kaip minėta anksčiau, kalcio karbidas randamas įvairiose pramonės šakose ir dažnai tiekiamas pramoninei sintezei. Kalcio karbido savybės ir reakcija, atsirandanti jį derinant su įvairiomis medžiagomis, lemia medžiagos naudojimą šiais atvejais:
- Daug sintetinių komponentų, kurie sudaro modernios medžiagos, pagamintas remiantis atitinkamu komponentu.
- Jis naudojamas kalcio cianamidui gauti. Panašus komponentas naudojamas įvairioms cheminėms trąšoms gauti. Štai kodėl žaliavos naudojamos augalų augimo greičiui reguliuoti.
- Kalcio cianamidas taip pat gaunamas sujungiant medžiagą su azotu.
- Kai kuriais atvejais šarminių metalų redukcija atliekama.
- Aptariamą jungtį galite naudoti suvirindami dujomis.
Svarstant kalcio karbidą ir taikymo sritį, reikia turėti omenyje, kad acetilenui gauti dažniausiai naudojama panaši medžiaga. Panašią kalcio karbido sintezę sukūrė vokiečių mokslininkas. Tarp šio taikymo metodo ypatybių atkreipiame dėmesį į šiuos dalykus:
- Acetilenas iš karbido gaunamas paveikus naudojamą žaliavą vandeniu.
- Vykstant cheminei reakcijai susidaro reikiamos dujos, nusėda gesintos kalkės.
- Reikėtų nepamiršti, kad sumaišius komponentus, didelis skaičius karštis. Todėl darbas turi būti atliekamas atsižvelgiant į saugos priemones.
- Priklausomai nuo naudojamos žaliavos apdorojimo technologijos, iš 1 kilogramo išeina apie 290 litrų dujų.
- Procedūros greitis priklauso nuo naudojamų žaliavų grynumo, temperatūros ir vandens kiekio.
Kaip rodo praktika, naudojant gryną karbidą, cheminės reakcijos eigai skiriama apie 20 litrų jaučio 1 kilogramui žaliavos. Panašus vandens kiekis reikalingas norint sumažinti reakcijos temperatūrą ir taip užtikrinti optimalias sąlygas už darbą.
Saugos inžinerija
Vykdant įvairius cheminės reakcijos gaminant medžiagas, reikia laikytis saugos priemonių. Kaip minėta anksčiau, išmetamos medžiagos gali būti sprogios. Saugos priemonės sąveikaujant su įvairiomis cheminėmis medžiagomis yra šios:
- Sandėliavimui ir tvarkymui reikalinga sandari vieta. Nerekomenduojama atlikti darbus įprastame garaže.
- Neleiskite ugniai įsiskverbti į pačią žaliavą, taip pat į susidariusias dujas.
- Net mažos dalelės gali susižaloti oda... Štai kodėl darbas turi būti atliekamas su respiratoriumi ir apsauginiais drabužiais.
- Acetileno generatoriai dedami tik gerai izoliuotose patalpose.
- Jei suvirinimo metu buvo naudojama žaliava, susidariusį šlaką reikia išmesti specialiose vietose.
- Perkeliant metalinius ir kitus konteinerius, jie turi būti tvirtai pritvirtinti, susidūrimas ir kritimas neleidžiamas. Dėl to gali atsirasti kibirkščių, kurios gali sprogti.
Aukščiau pateikta informacija lemia, kad darbo su atitinkamomis žaliavomis nerekomenduojama atlikti garaže ar namų dirbtuvėse. Technologijų nesilaikymas, reikalingos įrangos trūkumas ir daugybė kitų priežasčių gali sukelti kibirkštis ir medžiagų užsidegimą.
Kalcio karbido reakcija su vandeniu
Aptariama žaliava dažniausiai naudojama maišymui su vandeniu, todėl susidaro acetilenas. Kalcio karbido sąveika su vandeniu sukelia nemalonaus kvapo dujų ir gana daug įvairių priemaišų atsiradimą. Gryna forma tokia medžiaga gali būti gaunama tik ją išvalius daugiapakopiu būdu.
Kalcio karbido reakcija su vandeniu gali būti atlikta empiriškai. Šios procedūros ypatybės apima šiuos dalykus:
- Kaip indas naudojamas 1,5 litro butelis.
- Užpylus vandeniu, įdedami keli kristalinės medžiagos gabalėliai.
- Reakcijos eiga sukelia perteklinio slėgio atsiradimą.
- Po to, kai kalcio karbidas nebereaguoja, ant butelio uždedamas degantis popierius. Dėl kalcio karbido ir vandens sąveikos susidaro dujos, kurios sprogsta. Nagrinėjamo eksperimento metu susidaro ugninis debesis.
Toks eksperimentas yra gana pavojingas ir turi būti atliekamas saugiai.
Baigdami pažymime, kad nagrinėjamas komponentas yra Pastaruoju metu dažnai naudojamas įvairiems eksperimentams atlikti. Junginys turi daug savybių, į kurias reikia atsižvelgti. Šilumos ir dujų išsiskyrimas yra priežastis, kodėl eksperimentai rekomenduojami tik pramonėje.
Vandenilio anglies junginiai
Cheminės anglies savybės.
Įprastomis sąlygomis anglis (ypač deimantas) yra labai inertiška ir sąveikauja tik su labai energingais oksidatoriais. Kaitinant, padidėja anglies reaktyvumas. Amorfinės formos anglis ir koksas lengvai dega ore, sudarydami anglies dioksidą CO 2. Trūkstant deguonies, anglis oksiduojasi tik iki CO. Deimantas gali degti tik gryname deguonyje 700–800 ° C temperatūroje. Šis anglies gebėjimas oksiduotis kaitinant naudojamas redukuojant daugelį metalų iš jų oksidų.
C + 2F2 = CF4; C + O2 = CO2; 2C + O2 = 2CO;
Anglis tiesiogiai nesijungia su kitais halogenais, o atitinkami junginiai gaunami netiesiogiai. Anglies tetrachloridas gaunamas leidžiant chlorą per anglies disulfidą 60 ° C temperatūroje, esant FeS katalizatoriui: CS 2 + 2Cl 2 = CCl 4 + 2S.
At aukštos temperatūros anglis sąveikauja su siera, azotu ir siliciu:
C + 2S = CS2; 2C + N2 = C2N2 arba (CN)2; C + Si = SiC (2000 ° C).
Aukštoje temperatūroje anglis reaguoja su metalais ir susidaro karbidai. Karbidai taip pat gali būti gaunami reaguojant anglį su metalų oksidais:
3C + CaO = CaC 2 + CO.
Anglis, kaip reduktorius, kaitinama sąveikauja su kitų metalų oksidais: C + 2PbO = 2Pb + CO 2.
Kaitinant anglis tirpsta tik oksiduojančiose rūgštyse:
C + 2H2SO4 (konc.) = CO2 + 2SO2 + 2H2O;
C + 4HNO 3 (konc.) = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.
Angliavandeniliai yra gana stabilūs, nes mažų valentinių orbitalių persidengimas yra didelis, anglies ir vandenilio elektronegatyvumo skirtumas yra mažas, todėl stiprus kovalentiniai ryšiai S-N.
Tiesioginė metano (paprasčiausio angliavandenilio) sintezė gali būti atliekama tik esant katalizatoriui, pavyzdžiui, smulkiai dispersiniam nikeliui. Angliavandenilių junginių įvairovė paaiškinama anglies gebėjimu sudaryti begalines linijines ir šakotas grandines (-C-C-,> C = C< и −C≡C−) замыканию их в циклы с одинарными или кратными связями между атомами углерода как в гомоатомных, так и в гетероатомных соединениях (ароматические соединения с делокализованными π-связями).
Pats metanas nereaguoja su vandeniu, rūgštimis ir šarmais, su deguonimi sąveikauja tik užsidegęs. Nesotieji angliavandeniliai yra reaktyvesni nei metano angliavandeniliai. Jų priemaišos gali sukelti savaiminį pelkių dujų (metano) užsidegimą natūraliomis sąlygomis.
Turėdama mažiau elektronneigiamų elementų, anglis sudaro junginius, vadinamus karbidais. Juos galima suskirstyti į 3 grupes.
Joniniai-kovalentiniai karbidai (panašūs į druską) - tai metanidai ir acetilenidai. Metanidai gali būti laikomi metano dariniais, kuriuose yra C-4 jonų, pavyzdžiui, berilio karbidas Be 2 C arba aliuminio karbidas Al 4 C 3. Jis yra ugniai atsparus kristalinės medžiagos kurios reaguoja su praskiestomis rūgštimis ir išskiria metaną:
Al 4 C3 + 12HCl = 4AlCl3 + 3CH 4.
Acetilenidai- M +1 2 C 2, M +2 C 2 ir M +3 2 (C 2) 3 sudėties acetileno dariniai, kuriuose yra jonų C 2 -2 (kur M yra I ir II grupių s- ir d-metalai periodinė sistema arba Al +3). Acetilenidai detonuoja net ir sausi, suyra su vandeniu ir praskiestomis rūgštimis:
CaC 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + C 2 H 2.
Į druską panašūs karbidai gaunami metalų oksidams sąveikaujant su grafitu aukštoje temperatūroje:
CaO + 3C = CaC 2 + CO; 2 Al 2 O 3 + 9C = Al 4 C 3 + 6CO.
Acetilenidai gali būti gaminami pakeičiant acetileną atitinkamo metalo druska.
Į metalą panašūs karbidai- tai nestechiometrinės sudėties IV - VIII grupių d-metalų karbidai, kurie kinta plačiose ribose; pasižymi metalinėmis savybėmis: metaliniu blizgesiu, dideliu kietumu, aukšta lydymosi temperatūra. Titano, vanadžio, niobio, molibdeno ir volframo karbidai taip pat pasižymi dideliu atsparumu korozijai.
Į metalus panašūs karbidai gaunami tiesiogiai sąveikaujant metalams ar jų oksidams su anglimi elektrinėse krosnyse esant aukštai temperatūrai:
3Fe + C = Fe3C; V 2 O 5 + 7C = 2VC + 5CO.
M 3 C sudėties karbidai (kai metalas turi mažą spindulį) yra termiškai ir chemiškai mažiau stabilūs, pavyzdžiui, jie suyra praskiestomis rūgštimis, išskirdami angliavandenilių mišinį su gana ilgomis grandinėmis.
Kovalentiniai karbidai su atomine kristaline gardele - B 4 C ir SiC - anglies atomų dalinio pakeitimo deimantų struktūroje produktai boro arba silicio atomais. Boro karbidas yra labai kietas, braižo deimantą ir yra pakankamai chemiškai inertiškas. Karborundas savo kietumu yra artimas deimantui, tačiau trapesnis, chemiškai atsparus ir oksiduojamas deguonimi tik aukštesnėje nei 1000 °C temperatūroje. Susiliejus su šarmu, esant deguoniui, karborundas skyla, sudarydamas karbonatą ir silikatą. SiC tirpsta tik koncentruotų vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinyje, vandeniniame vandenyje.
Tokie karbidai gaunami elektrinėse krosnyse labai aukštoje temperatūroje iš atitinkamai SiO 2 arba B 2 O 3 mišinių su koksu, grafitu arba suodžiu.
Taikymas. Metalo karbidai suteikia plienui ir ketui kietumą ir atsparumą dilimui. Volframo ir tantalo karbidai naudojami pjovimo įrankiams ir ypač kietiems lydiniams gaminti. Karborundas naudojamas kaip abrazyvinė medžiaga, kaip ugniai atsparių medžiagų sudedamoji dalis, kaip varžos strypai elektriniuose šildymo įrenginiuose.
Karbidas suvirinimui - 80-ųjų pradžioje net mažas šios medžiagos gabalėlis buvo tikras lobis. Jo savininkas savo „kiemo“ statusą pakėlė iki artimiausio daugiaaukščio namo aukščio. Tačiau mūsų karta užaugo ir į daugelį dalykų pažvelgė kitu kampu. Įskaitant kalcio karbidą. Ir dabar tai jau ne lobis, o acetileno šaltinis dujinio suvirinimo aparatui.
Kaip naudojamas kalcio karbidas?
Karbido bombos recepto nepateiksime. Mus domina „civilinis“ šios medžiagos panaudojimas „karbido suvirinimo“ formatu. Ši karbido naudojimo schema apima kontroliuojamą šios medžiagos mirkymą sandarioje talpykloje, o po to surenkamas hidratacijos produktas – degiosios acetileno dujos.
Kalcio karbido naudojimo procesas yra toks:
- Karbido gabalai kraunami į krepšelį. Be to, optimalus gabalų dydis yra 8 centimetrai skersmens. Tokie „akmenys“ užtikrins optimalų acetileno susidarymo režimą. Tačiau generatoriuje negalima naudoti karbido dulkių - mažesnio nei 2 milimetrų skersmens akmenukai beveik akimirksniu išskiria dujas, todėl kyla pavojus, kad prietaisas gali sprogti.
- Krepšelis dedamas į vandens pripildytą aparatą, kurio kaklelis uždaromas dangteliu-traversu su kryžminio padavimo varžtu.
- Sukdami sraigto smagratį panardinate karbido krepšį į vandenį ir pradedate acetileno generavimo procesą. Be to, šiurkštus kalcio karbidas - suvirinimui, dar kartą primename, jums reikia kaip tik tokio tipo medžiagos - pradeda palaipsniui "tirpti" ir, padidinus arba sumažinus panardinimo gylį, galite kontroliuoti degiųjų dujų susidarymo intensyvumą, išlaikydami reikiamas slėgio lygis suvirinimo aparato degiklyje.
Taigi galime pasakyti, kad karbidas suvirinant atlieka kieto "kuro", kuris maitina acetileno generatorių, vaidmenį. O be šios medžiagos acetileno degiklius naudoti būtų labai sunku.
Juk slėginį konteinerį (cilindrą), pripildytą degiosios medžiagos, transportuoti labai sunku. O gumuluotą karbidą užtenka įdėti į geležies skardinę, uždaryti sandariu dangteliu ir transportuoti bet kokiu atstumu, išlaikant nulinį medžiagos drėgnumą.
Tiesą sakant, transportavimo saugumas ir maža suvirinimui skirto karbido, kurio kilogramas išskiria iki 250 litrų acetileno, kaina palaiko šią archajišką metalų sujungimo technologiją net mūsų aukštųjų technologijų laikais. Sutikite: mobilus suvirinimo aparatas arba beveik kietuoju kuru veikiantis degiklis atrodo daugiau nei patraukliai. Be to, išardytas generatorius yra visiškai saugus.
Tačiau dirbant su karbidu reikia laikytis kai kurių saugos taisyklių. Galų gale, ši medžiaga priklauso gana pavojingoms medžiagoms.
Kalcio karbido saugos priemonės
„Įkrautiems“ acetileno generatoriams galioja tos pačios taisyklės kaip ir dirbant su kitais sprogstamais balionais. Tai reiškia, kad acetileno generatorius turi būti laikomas viduje vertikalioje padėtyje, naudoti tik tuo atveju, jei nėra matomų korpuso pažeidimų (įlenkimų, įtrūkimų ir pan.).
Be to, acetileno generatoriai negali būti naudojami rūsiuose ar blogai patikrintose patalpose. Juk šios degios dujos gali sprogti nuo menkiausios kibirkšties. Todėl kalcio karbidas turi būti apsaugotas nuo sąlyčio net su atmosferos drėgme.
Nenaudojamas karbidas, pašalintas iš generatoriaus krepšio pasibaigus suvirinimui, metamas į specialų bunkerį. Pakartotinis naudojimas„Sutepta“ medžiaga neleidžiama.
Ir, taip, prie acetileno generatoriaus griežtai draudžiama: rūkyti, šlifuokliu pjaustyti ruošinius, įjungti elektros lankinio suvirinimo aparatą, kūrenti laužus ar tiesiog kūrenti tos pačios mašinos degiklį. Pasitraukite bent 10 metrų nuo suvirinimo vietos.
Beje, mažiausias žarnos ilgis nuo generatoriaus iki degiklio yra lygiai 10 metrų.
Pasaulyje žinoma daug įvairių cheminių junginių: šimtai milijonų. Ir visi jie, kaip žmonės, yra individualūs. Neįmanoma rasti dviejų medžiagų, kurios turėtų tas pačias chemines ir fizines savybes ir skirtingą sudėtį.
Viena įdomiausių baltajame pasaulyje egzistuojančių neorganinių medžiagų yra karbidai. Šiame straipsnyje aptarsime jų struktūrą, fizines ir chemines savybes, pritaikymą ir išanalizuosime jų paruošimo subtilybes. Bet pirmiausia šiek tiek apie atradimo istoriją.
Istorija
Metalų karbidai, kurių formules pateiksime žemiau, nėra natūralūs junginiai. Taip yra dėl to, kad sąveikaudamos su vandeniu jų molekulės linkusios suirti. Todėl čia verta kalbėti apie pirmuosius bandymus sintetinti karbidus.
Nuo 1849 m. buvo minima silicio karbido sintezė, tačiau kai kurie iš šių bandymų lieka nepripažinti. Didelės apimties gamybą 1893 m. pradėjo amerikiečių chemikas Edwardas Achesonas, naudodamas metodą, kuris vėliau buvo pavadintas jo vardu.
Kalcio karbido sintezės istorija taip pat nepasižymi dideliu informacijos kiekiu. 1862 m. vokiečių chemikas Friedrichas Wöhleris jį gavo kaitindamas lydytą cinką ir kalcį su anglimi.
Dabar pereikime prie įdomesnių skyrių: cheminės ir fizinės savybės. Juk būtent juose ir slypi visa šios klasės medžiagų naudojimo esmė.
Fizinės savybės
Absoliučiai visi karbidai skiriasi savo kietumu. Pavyzdžiui, viena kiečiausių medžiagų yra volframo karbidas (9 balai iš 10 galimų). Be to, šios medžiagos yra labai atsparios ugniai: kai kurių jų lydymosi temperatūra siekia du tūkstančius laipsnių.
Dauguma karbidų yra chemiškai inertiški ir reaguoja su keliomis medžiagomis. Jie netirpsta jokiuose tirpikliuose. Tačiau tirpimu galima laikyti sąveiką su vandeniu, kai sunaikinamos jungtys ir susidaro metalo hidroksidas bei angliavandeniliai.
Apie paskutinę reakciją ir daugybę kitų įdomių cheminių virsmų, kuriuose dalyvauja karbidai, kalbėsime kitame skyriuje.
Cheminės savybės
Beveik visi karbidai reaguoja su vandeniu. Kai kurios – lengvai ir nekaitinant (pavyzdžiui, o kai kurios (pavyzdžiui, silicio karbidas) – kai vandens garai pašildomi iki 1800 laipsnių. Reaktyvumas šiuo atveju priklauso nuo ryšio pobūdžio junginyje, apie kurį ir kalbėsime vėliau.vanduo susidaro įvairūs angliavandeniliai.Taip atsitinka todėl,kad vandenyje esantis vandenilis susijungia su karbide esančia anglimi.Pavyzdžiui,jei turime kalcio karbido,kurio formulė yra CaC 2 matome,kad jame yra jonas C. 2 2-. Vadinasi, prie jo gali būti prijungti du vandenilio jonai, kurių krūvis +. Taip gauname junginį C 2 H 2 - acetilenas. Lygiai taip pat iš junginio, pvz., aliuminio karbido, kurio formulė yra Al 4 C 3, gauname CH 4. Kodėl gi ne C 3 H 12, klausiate?Jonas juk turi 12-į krūvį. maksimali suma vandenilio atomai apibrėžiami pagal formulę 2n + 2, kur n yra anglies atomų skaičius. Tai reiškia, kad gali egzistuoti tik junginys, kurio formulė C 3 H 8 (propanas), ir tas jonas, kurio krūvis yra 12-, skyla į tris jonus, kurių krūvis yra 4-, kurie, susijungę su protonais, sudaro metano molekulę. .
Karbidų oksidacijos reakcijos yra įdomios. Jie gali atsirasti tiek veikiami stiprių oksidantų mišinių, tiek įprasto degimo metu deguonies atmosferoje. Jei su deguonimi viskas aišku: gaunami du oksidai, tai su kitais oksidatoriais įdomiau. Viskas priklauso nuo metalo, kuris yra karbido dalis, pobūdžio, taip pat nuo oksiduojančios medžiagos pobūdžio. Pavyzdžiui, silicio karbidas, kurio formulė yra SiC, sąveikauja su azoto mišiniu ir sudaro heksafluorsilicio rūgštį, išskirdamas anglies dioksidą. Ir vykdydami tą pačią reakciją, bet tik su viena azoto rūgštimi, gauname anglies dioksidą. Halogenai ir chalkogenai taip pat gali būti klasifikuojami kaip oksidatoriai. Bet koks karbidas sąveikauja su jais, reakcijos formulė priklauso tik nuo jo struktūros.
Metalo karbidai, kurių formules mes svarstėme, toli gražu nėra vieninteliai šios junginių klasės atstovai. Dabar atidžiau pažvelgsime į kiekvieną iš pramoniniu požiūriu svarbių šios klasės junginių ir kalbėsime apie jų pritaikymą mūsų gyvenime.
Kas yra karbidai?
Pasirodo, tas karbidas, kurio formulė, tarkime, CaC 2, savo struktūra labai skiriasi nuo SiC. Ir skirtumas visų pirma yra ryšio tarp atomų pobūdis. Pirmuoju atveju turime reikalą su į druską panašiu karbidu. Ši junginių klasė pavadinta taip, nes iš tikrųjų elgiasi kaip druska, tai yra, gali išsiskirti į jonus. Šis joninis ryšys yra labai silpnas, todėl lengva atlikti daugybę kitų transformacijų, įskaitant jonų sąveiką.
Kiti turbūt labiau pramoniniai svarbios rūšys karbidai yra kovalentiniai karbidai: tokie kaip, pavyzdžiui, SiC arba WC. Jie išsiskiria dideliu tankiu ir stiprumu. Jie taip pat yra ugniai atsparūs ir inertiški skiestoms cheminėms medžiagoms.
Taip pat yra į metalą panašių karbidų. Atvirkščiai, jie gali būti laikomi metalų ir anglies lydiniais. Tarp jų galima išskirti, pavyzdžiui, cementitą (geležies karbidą, kurio formulė skiriasi, bet vidutiniškai yra maždaug vienoda: Fe 3 C) arba ketaus. Jų cheminis aktyvumas yra tarpinis tarp joninių ir kovalentinių karbidų.
Kiekvienas iš šių mūsų aptariamos cheminių junginių klasės porūšių turi savo praktinį pritaikymą. Apie tai, kaip ir kur kiekvienas iš jų taikomas, kalbėsime kitame skyriuje.
Praktinis karbidų pritaikymas
Kaip aptarėme, kovalentiniai karbidai turi didžiausią asortimentą praktiniai pritaikymai... Tai abrazyvinės ir pjovimo medžiagos, įvairiose srityse naudojamos kompozicinės medžiagos (pavyzdžiui, kaip viena iš medžiagų, sudarančių šarvus), ir automobilių dalys, ir elektroniniai prietaisai, ir šildymo elementai ir atominė energija... Ir tai toli gražu nėra visas sąrašasšių itin kietų karbidų pritaikymas.
Siauriausias pritaikymas skirtas druską formuojantiems karbidams. Jų reakcija su vandeniu naudojama kaip laboratorinis angliavandenilių gamybos metodas. Kaip tai vyksta, mes jau aptarėme aukščiau.
Kartu su kovalentiniais, į metalus panašūs karbidai turi plačiausias pritaikymas pramonėje. Kaip jau minėjome, toks į metalą panašus junginių tipas, apie kurį kalbame, yra plienas, ketus ir kiti metalų junginiai su anglies intarpais. Paprastai tokiose medžiagose esantis metalas priklauso d-metalų klasei. Štai kodėl jis nėra linkęs formuoti kovalentinius ryšius, o prasiskverbti į metalo struktūrą.
Mūsų nuomone, minėti junginiai turi daugiau nei pakankamai praktinio pritaikymo. Dabar pažvelkime į jų gavimo procesą.
Karbidų gavimas
Pirmieji du karbidų tipai, kuriuos mes svarstėme, būtent kovalentiniai ir panašūs į druską, dažniausiai gaunami su vienu paprastu būdu: reaguojant elementų oksidui ir koksui aukštoje temperatūroje. Šiuo atveju dalis kokso, susidedančio iš anglies, susijungia su oksido sudėtyje esančio elemento atomu ir sudaro karbidą. Kita dalis „paima“ deguonį ir sudaro anglies monoksidą. Šis metodas yra labai daug energijos reikalaujantis, nes reakcijos zonoje reikia palaikyti aukštą temperatūrą (apie 1600-2500 laipsnių).
Norint gauti kai kurių tipų junginius, naudojamos alternatyvios reakcijos. Pavyzdžiui, junginio, kuris galiausiai gamina karbidą, skilimas. Reakcijos formulė priklauso nuo konkretaus junginio, todėl jos nekalbėsime.
Prieš baigdami straipsnį, aptarkime keletą įdomių karbidų ir pakalbėkime apie juos išsamiau.
Natrio karbidas. Šio junginio formulė yra C2Na2. Tai greičiau gali būti laikoma acetilenidu (ty natrio atomų pakeitimo vandenilio atomais acetilene produktu), o ne karbidu. Cheminė formulė nevisiškai atspindi šias subtilybes, todėl jų reikia ieškoti struktūroje. Tai labai aktyvi medžiaga ir bet kokiame sąlytyje su vandeniu ji labai aktyviai sąveikauja su juo sudarydama acetileną ir šarmą.
Magnio karbidas. Formulė: MgC 2. Šio gana aktyvaus junginio paruošimo būdai yra įdomūs. Vienas iš jų – magnio fluorido sukepinimas kalcio karbidu aukštoje temperatūroje. Dėl to gaunami du produktai: kalcio fluoridas ir mums reikalingas karbidas. Šios reakcijos formulė yra gana paprasta ir, jei norite, galite su ja susipažinti specializuotoje literatūroje.
Jei nesate tikri dėl straipsnyje pateiktos medžiagos naudingumo, kitas skyrius skirtas jums.
Kuo tai gali būti naudinga gyvenime?
Na, visų pirma, žinios apie cheminius junginius niekada negali būti nereikalingos. Visada geriau apsiginkluoti žiniomis, nei likti be jų. Antra, kuo daugiau žinai apie tam tikrų junginių egzistavimą, tuo geriau suprasi jų susidarymo mechanizmą ir dėsnius, leidžiančius jiems egzistuoti.
Prieš pereinant prie pabaigos, norėčiau pateikti keletą rekomendacijų, kaip studijuoti šią medžiagą.
Kaip tai mokytis?
Labai paprasta. Tai tik chemijos dalis. Ir chemijos vadovėliuose tai turėtų būti studijuojama. Pradėkite nuo mokyklos informacijos ir pereikite prie išsamesnės informacijos, pradedant universitetų vadovėliais ir žinynais.
Išvada
Ši tema nėra tokia paprasta ir nuobodi, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Chemija visada gali būti įdomi, jei randi joje savo tikslą.
Karbidai yra metalų ir nemetalų junginiai su anglimi. Paprastai tokiuose junginiuose anglis turi didesnį elektronegatyvumą nei antrasis elementas, todėl iš grupės galima išskirti oksidus, halogenus ir kitus anglies junginius.
Tai kietos ugniai atsparios medžiagos, nelakios ir netirpios. Iš esmės jie pasižymi įvairiomis savybėmis: kai kurie, pavyzdžiui, aukso karbidas, gali sprogti bandant jį pilti, o kai kurie junginiai, pavyzdžiui, boras, cirkonis, titanas, silicis ir volframas, savo kietumu yra pranašesni už deimantą. ir nėra jautrūs rūgščių ir tirpiklių poveikiui.
Istorijos nuoroda
Pirmasis neįprastas anglies junginys, panašus į karbidą, buvo gautas m pradžios XIX amžiuje anglas Davy. Tai buvo kalio karbidas. Tada 1863 m. buvo rastas nestabilus vario karbidas, po 15 metų - geležies karbidas.
Oficialūs ryšiai „Atsirado“ tik XIX amžiaus pabaigoje– į juos ranką įkišo prancūzas Henri Moissonas. Sujungimus jis padarė naudodamas voltinį lanką elektrinėje orkaitėje, kurią pats išrado. Tam buvo panaudota iki kaitinamosios būsenos pašildyta anglis, gryni metalai ir jų oksidai.
Tačiau kelerius metus prieš Moissoną meteorituose buvo aptiktas mineralas kogenitas – kobalto, geležies ir nikelio karbidų mišinys. Tam tikra prasme šis radinys padėjo atsakyti į klausimą "Kas yra karbidai?"
Ryšio savybės
Kaip ir kiti elementai, karbidai turi tam tikrą savybių rinkinį, todėl jie yra populiari medžiaga statybų ir mechaninės inžinerijos rinkoje.
Priklausomai nuo metalo ir nemetalų, elementai turi įvairių savybių, kurios kinta priklausomai nuo pradinių duomenų.
Karbidų tipai
Visas medžiagas galima suskirstyti į tris grupes:
Savo ruožtu joniniai junginiai skirstomi į:
- Metanidai- dažniausiai skaidrus, bespalvis, suyra praskiestose rūgštyse ir vandenyje ir susidaro metanas. Tai magnis, aliuminis ir berilio karbidas.
- Acetilenidai- aktyviai hidrolizuojasi ir sudaro acetileną arba etiną. Garsiausias yra kalcio karbidas.
Taikymas
Elementai naudojami ketaus ir skirtingos rūšies plieno kietumą, padidinti jų atsparumą dilimui. Volframo ir titano karbidai, kaip kiečiausi ir ugniai atspariausi variantai, naudojami pjovimo įrankių gamybai, taip pat ypač kietų medžiagų gamybai. Dėl gerų cheminių ir fizinių savybių medžiagos naudojamos kaip ugniai atsparių medžiagų sudedamoji dalis, elektrinių šildymo prietaisų varžiniai strypai ir kaip abrazyvinė medžiaga.
Kalcio karbidas taip pat vadinamas suvirinimo karbidu. Idealiai tinka suvirinimui: susilietus su vandeniu išskiria acetileną – lakias dujas, kurios yra deguonies suvirinimo, metalizavimo, pjovimo ir litavimo pagrindas.