Karbidy kovů jsou sloučeniny, které nejsou přírodní, získávají se pouze umělými prostředkyPrvní zmínka o vzniku této látky pochází z počátku 19. století, syntetizoval ji Angličan Davy ve své laboratoři. Později byly vytvořeny i další sloučeniny. Jako děti mnozí rádi vyfukovali tuto látku do povětří, ale ne každý chápe, co tato sloučenina je.
Složení a druhy karbidů
Karbidy nejsou samostatnou látkou. Je to sloučenina uhlíku s kovy a nekovy. Navíc je třeba vzít v úvahu, že uhlík musí mít ve výsledné látce větší elektronegativitu ve srovnání s jinými použitými prvky. To umožňuje vyhnout se produkci halogenů, oxidů a dalších sloučenin uhlíku.
dnes Existují tři druhy karbidu, jejichž složení se od sebe liší:
- Kovalentní sloučeniny. Tento typ obsahuje dva prvky: křemík a brom. Jedná se o sloučeniny se silnými meziatomovými vazbami, což zajišťuje vysoký bod tání a chemickou inertnost. Oxidace látek této skupiny je možná pouze při jejich zahřátí nad 1000 stupňů Celsia. Tvrdost látky s bromem je tak vysoká, že může konkurovat i diamantům. Látka s křemíkem je méně odolná, ale má 8 bodů na Mohsově stupnici. Tato látka se však může rozpustit pouze v aqua regia nebo s koncentrovanou kyselinou dusičnou nebo fluorovodíkovou.
- Iontové sloučeniny nebo soli. Látky této skupiny vznikají pomocí kovů 1. a 2. skupiny periodické tabulky a také hliníku. Tyto sloučeniny se vyznačují vysokým bodem tání. Iontové karbidy se vlivem vody a kyselin rozkládají. Během reakce se uvolňuje uhlovodík a zůstává hydroxid kovu.
- Iontově-kovalentně-kovová nebo sloučeniny podobné kovům. Vytvářejí se pomocí kovů ze skupin 4 až 8, jakož i kobaltu, niklu a železa. Charakteristickým rysem látek podobných kovům je jejich vysoká pevnost a teplota tání. Tento typ připojení je rozdělen do dvou typů:
- Acetylidy – hydrolýzou tvoří ethyn nebo acetylen. K tomuto typu sloučenin patří karbid vápníku.
- Methanidy – při reakci s vodou nebo zředěnými kyselinami tvoří metan. Většinou bezbarvý. Patří sem hliník, hořčík a karbid berylia.
Vlastnosti
Díky svým vlastnostem se tyto sloučeniny rozšířily aplikace ve strojírenství, stejně jako ve stavebnictví.
- Vysoká tvrdost materiálu. Liší se pro různé sloučeniny, ale vždy zůstává nad průměrem. Jsou to nejtvrdší minerály.
- Bod tání. Téměř vždy je vyšší než bod tání kovu obsaženého ve spojení a může přesáhnout 2000 stupňů.
- Odolnost proti korozi. Mnoho sloučenin nereaguje s různými kyselinami a jsou docela odolné vůči vnějším agresivním faktorům.
- Interakce s vodou. Téměř všechny karbidové sloučeniny reagují s vodou, například při interakci s karbidem vápníku může explodovat. Podmínky interakce se mohou lišit a závisí na povaze spojení ve spojení.
Výroba karbidů
Kovalentní a soli podobné sloučeniny se získávají jednoduchou metodou. Směs drceného koksu a oxidu kovu se umístí do elektrické pece a zahřívá. Při vysokých teplotách reaguje oxid prvku s koksem. Při této metodě se část koksu, která se skládá z uhlíku, spojuje s atomy prvku, který tvoří oxid. V důsledku toho se tvoří požadovaný karbid a oxid uhelnatý. Připraveno roztavená směs se nalije podle speciálních forem a po vytvrzení se drtí a třídí podle velikosti granulí. Navzdory jednoduchosti této metody je získávání karbidu s její pomocí poměrně energeticky náročné, protože vyžaduje udržování vysokých teplot (1600-2500 stupňů) po celou dobu reakce.
Existují i alternativní způsoby získávání některých typů látek. Zpravidla se jedná o rozklad sloučeniny, jehož výsledkem je požadovaný prvek. Vzorec rozpadu se bude lišit v závislosti na konkrétní sloučenině.
Průmyslové aplikace
Karbid vápníku je důležitou sloučeninou pro výrobu acetylenu, plynu používaného v svařování kyslíkem a obrábění kovůPři hoření s kyslíkem může acetylen dosáhnout teploty 3150 stupňů Celsia. To umožňuje práci s žáruvzdornými kovy, které vyžadují teplotu dvakrát vyšší než je bod tání samotného kovu.
Karbid boru se používá jako nehořlavý materiál, protože bod tání takové sloučeniny je nad 2400 stupňů. Zároveň se nachází v neprůstřelných vestách, protože dokáže chránit nejen před kulkami a šrapnely, ale také před zářením. Karbid titanu se používá k potahování průmyslových a stavebních nástrojů. Jeho pevnost umožňuje zvýšit odolnost dílů proti opotřebení a zpracovat i ty nejodolnější materiály.
Skladování a přeprava
Protože karbid při reakci s vlhkostí vede k uvolnění velkého množství tepla a výbušného acetylenu, je tato látka skladována v uzavřených nádržích nebo sudech. Práce s takovými nádržemi vyžaduje zvláštní péči. Acetylen je lehčí než vzduch a je schopen samovznícení,m má narkotický účinek. Při otevírání sudů s karbidem se používá speciální nástroj, který zabraňuje vzniku jisker, a pokud se látka dostane na kůži, je třeba postižené místo okamžitě omýt vodou a namazat hustým krémem.
Skladovací prostory musí být dobře větrané a přítomnost jiných látek v blízkosti je zakázána. To může vést k nebezpečným reakcím. Nesprávné skladování může karbid explodovat nebo jej učinit nepoužitelným.
Doba použitelnosti je pouze do šesti měsíců.
Přeprava se provádí pouze krytou dopravou. Dodávka vzduchu je zakázána.
Stát
Karbid vápníku lze zakoupit na trhu za cenu 80 rublů za kilogram. Tato směs se prodává v sudech nebo speciálních pytlích. Látka s křemíkem není o moc dražší. Jeho cena je 82 rublů za kilogram. Ale karbid wolframu bude stát 1400 10 rublů za kilogram. Navíc lze nastavit minimální hmotnost nákupu např. od 2000 kg. Karbid boru bude stát ještě více – od 35 XNUMX rublů a balení začíná od XNUMX kilogramů. Náklady na spojení s hafniem nebo molybdenem se s dodavatelem sjednávají samostatně.
