Carbură: ce este. Proprietăți, producție, aplicații

Carburile metalice sunt compuși care nu sunt naturali, ei fiind obținuți doar artificial . Prima mențiune a creării acestei substanțe datează de la începutul secolului al XIX-lea, ea fiind sintetizată de englezul Davy în laboratorul său. Ulterior au fost creați și alți compuși. În copilărie, multor oameni le plăcea să arunce în aer această substanță, dar nu toată lumea înțelege ce este acest compus.

Tabelul de conținut:

Compoziția și tipurile de carburi

Carburile nu sunt o substanță separată. Acesta este un compus de carbon cu metale și nemetale. În plus, trebuie luat în considerare faptul că carbonul ar trebui să aibă o electronegativitate mai mare în substanța rezultată în comparație cu alte elemente utilizate. Acest lucru face posibilă evitarea producerii de halogeni, oxizi și alți compuși ai carbonului.

În prezent, există trei tipuri diferite de carburi cu compoziții diferite:

1. Compuși covalenți. Acest tip include două elemente — siliciu și brom. Aceștia sunt compuși cu o legătură interatomică puternică, care asigură un punct de topire ridicat și inerție chimică. Oxidarea substanțelor din acest grup este posibilă numai atunci când acestea sunt încălzite la peste 1000 de grade Celsius. Duritatea substanței cu brom este atât de mare încât poate concura chiar și cu diamantele. Substanța cu siliciu este mai puțin rezistentă, dar are 8 puncte pe scara Mohs. Această substanță se poate dizolva numai în vodcă regală sau cu acid nitric sau fluorhidric concentrat.
2. Compuși ionici sau asemănători sării . Substanțele din această grupă se formează cu ajutorul metalelor din grupele 1 și 2 ale tabelului Mendeleev, precum și al aluminiului. Acești compuși sunt caracterizați de un punct de topire ridicat. Carburile de tip ionic se descompun sub influența apei și a acizilor. Când are loc reacția, se eliberează o hidrocarbură și rămâne un hidroxid metalic.
3. Compuși ionici-covalenți-metalici sau asemănători metalelor. Acestea sunt formate din metale din grupele 4-8, precum și din cobalt, nichel și fier. O caracteristică distinctivă a substanțelor asemănătoare metalelor este rezistența lor ridicată și punctul de topire. Acest tip de compuși este împărțit în două tipuri:

• Acetilenide — atunci când sunt hidrolizate, formează etan sau acetilenă. Carbura de calciu aparține acestui tip de compuși.
• Metanide — atunci când reacționează cu apă sau acizi diluați, formează metan. Mai des incolore. Aceasta include carbura de aluminiu, magneziu, beriliu.

Proprietăți

Datorită proprietăților lor, acești compuși sunt utilizați pe scară largă în ingineria mecanică și construcții.

1. Duritate ridicată a materialului. Aceasta variază de la un compus la altul, dar rămâne întotdeauna peste medie. Sunt cele mai dure minerale.
2. Punctul de topire . Este aproape întotdeauna mai mare decât punctul de topire al metalului din compus și poate depăși 2000 de grade Celsius.
3. Rezistența la coroziune. Mulți compuși nu reacționează cu diverși acizi și sunt destul de rezistenți la factorii agresivi externi.
4. Interacțiunea cu apa. Aproape toți compușii carburii reacționează cu apa, de exemplu, atunci când interacționează cu carbura de calciu, aceasta poate exploda. Condițiile de interacțiune pot varia și depind de natura legăturii din compus.

Producerea carburilor

Compușii covalenți și cei de tip sare sunt produși printr-o metodă simplă. Un amestec de cocs zdrobit și oxid de metal este introdus într-un cuptor electric și încălzit. La temperaturi ridicate, oxidul elementar reacționează cu cocsul. Prin această metodă, partea din cocs care constă în carbon se combină cu atomii elementului din oxid. Acest lucru produce carbura dorită și monoxidul de carbon. Amestecul topit finit este turnat în forme speciale, iar după solidificare este zdrobit și sortat în funcție de dimensiunea peletelor. În ciuda simplității acestei metode, obținerea carburii cu ajutorul acesteia consumă destul de multă energie, deoarece necesită menținerea unor temperaturi ridicate (1600-2500 grade Celsius) pe parcursul reacției.

Există și modalități alternative de obținere a unor tipuri de substanțe. De regulă, este vorba de descompunerea unui compus din care rezultă elementul necesar. Formula de descompunere va varia în funcție de compusul respectiv.

Aplicații industriale

Carbura de calciu este un compus important pentru producția de acetilenă, un gaz utilizat în sudarea cu oxigen și prelucrarea metalelor. Atunci când arde cu oxigen, acetilena poate atinge 3150 de grade Celsius. Acest lucru face posibilă lucrul cu metale refractare care necesită temperaturi de două ori mai mari decât punctul de topire al metalului în sine.

Carbura de bor este utilizată ca material refractar deoarece punctul de topire al acestui compus este de peste 2400 de grade Celsius. În același timp, se găsește și în armurile antiglonț, deoarece poate proteja nu numai de gloanțe și șrapnel, ci și de radiații. Carbura de titan este utilizată pentru acoperirea uneltelor industriale și de construcții. Forța sa permite creșterea rezistenței la uzură a pieselor și prelucrarea chiar și a celor mai puternice materiale.

Depozitare și transport

Deoarece carbura reacționează cu umiditatea și produce cantități mari de căldură și gaz acetilenic exploziv, aceasta este depozitată în rezervoare sau butoaie etanșe. Lucrul cu astfel de rezervoare necesită o atenție deosebită. Gazul acetilenă este mai ușor decât aerul și se poate aprinde spontan, dar are un efect narcotic. La deschiderea butoaielor cu carbid utilizați o unealtă specială pentru a evita scânteile, iar dacă substanța ajunge pe piele trebuie imediat clătită zona afectată cu apă și lubrifiată cu cremă grasă.

Spațiile de depozitare trebuie să fie bine ventilate și este interzisă păstrarea altor substanțe în vecinătate. Acest lucru poate duce la reacții periculoase. Depozitarea necorespunzătoare poate atât să explodeze carbura, cât și să o facă inutilizabilă.

Perioada de depozitare este de numai până la șase luni.

Transportul se efectuează numai prin transport acoperit. Livrarea aeriană este interzisă.

Cost

Carbura de calciu poate fi achiziționată de pe piață la prețul de 80 de ruble pe kilogram. Acest amestec este vândut în butoaie sau pungi speciale. Substanța cu siliciu nu este mult mai scumpă. Costul său este de 82 de ruble pe kilogram. Dar, carbura de tungsten va costa 1400 de ruble pe kilogram. În plus, poate exista o greutate minimă de cumpărare, de exemplu, de la 10 kg. Carbura de bor va costa și mai scump — de la 2000 de ruble, iar ambalarea începe de la 35 de kilograme. Costul compușilor cu hafniu sau molibden este negociat separat cu furnizorul.