Chia sẻ:
Cấu trúc, tính chất và công dụng của hóa chất silic cacbua
các cacbua silic nó là một chất rắn cộng hóa trị được hình thành bởi carbon và silicon. Nó có độ cứng lớn với giá trị từ 9.0 đến 10 trên thang Mohs, và công thức hóa học của nó là SiC, có thể gợi ý rằng carbon liên kết với silicon bằng liên kết cộng hóa trị ba, với điện tích dương (+ ) trong Si và điện tích âm (-) trong carbon (+Si≡C-).
Trên thực tế, các liên kết trong hợp chất này là hoàn toàn khác nhau. Nó được phát hiện vào năm 1824 bởi nhà hóa học người Thụy Điển Jön Jacob Berzelius, trong khi cố gắng tổng hợp kim cương. Năm 1893, nhà khoa học người Pháp Henry Moissani đã phát hiện ra một loại khoáng chất có thành phần chứa silicon carbide.
Khám phá này được thực hiện trong khi kiểm tra các mẫu đá từ miệng núi lửa thiên thạch ở Devil 'Canyon, Hoa Kỳ. UU Ông đặt tên khoáng sản này là moissanite. Mặt khác, Edward Goodrich Acheson (1894) đã tạo ra một phương pháp tổng hợp silicon carbide, bằng cách phản ứng cát hoặc thạch anh có độ tinh khiết cao với than cốc dầu mỏ.
Goodrich đặt tên carborundum (hay carborundium) cho sản phẩm thu được và thành lập một công ty sản xuất chất mài mòn.
Chỉ số
- 1 Cấu trúc hóa học
- 2 thuộc tính
- 2.1 Tính chất chung
- 2.2 Tính chất nhiệt
- 2.3 Tính chất cơ học
- 2.4 Tính chất điện
- 3 công dụng
- 3.1 Là chất mài mòn
- 3.2 Ở dạng gốm có cấu trúc
- 3.3 Sử dụng khác
- 4 tài liệu tham khảo
Cấu trúc hóa học
Hình trên minh họa cấu trúc hình khối và tinh thể của silicon carbide. Sự sắp xếp này giống như của kim cương, mặc dù có sự khác biệt về bán kính nguyên tử giữa C và Si.
Tất cả các liên kết là cộng hóa trị và định hướng mạnh mẽ, không giống như các chất rắn ion và tương tác tĩnh điện của chúng.
SiC hình thành tứ diện phân tử; nghĩa là, tất cả các nguyên tử được liên kết với bốn người khác. Các đơn vị tứ diện này được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, áp dụng các cấu trúc tinh thể theo các lớp.
Ngoài ra, các lớp này có sự sắp xếp tinh thể riêng của chúng, có ba loại: A, B và C.
Điều đó có nghĩa là, một lớp A khác với B, và lớp này với C. Do đó, tinh thể của SiC bao gồm việc sắp xếp một chuỗi các lớp, xảy ra hiện tượng được gọi là chính trị.
Ví dụ, polytype hình khối (tương tự như kim cương) bao gồm một lớp các lớp ABC và do đó, có cấu trúc tinh thể 3C.
Các ngăn xếp khác của các lớp này cũng tạo ra các cấu trúc khác, trong số các đa giác hình thoi và lục giác. Trên thực tế, cấu trúc tinh thể của SiC cuối cùng là một "rối loạn tinh thể".
Cấu trúc lục giác đơn giản nhất cho SiC, 2H (hình trên), được hình thành do kết quả của việc xếp chồng các lớp với trình tự ABABA ... Sau mỗi hai lớp, chuỗi được lặp lại và đó là số 2 xuất phát.
Thuộc tính
Tài sản chung
Khối lượng mol
40,11 g / mol
Ngoại hình
Khác nhau với phương pháp lấy và các vật liệu được sử dụng. Nó có thể là: tinh thể màu vàng, xanh lá cây, xanh đen hoặc ánh kim.
Mật độ
3,16 g / cm3
Điểm nóng chảy
2830 CC.
Chỉ số khúc xạ
2,55.
Pha lê
Có tính đa hình: tinh thể lục giác αSiC và tinh thể khối βSiC.
Độ cứng
9 đến 10 trên thang Mohs.
Kháng các tác nhân hóa học
Nó chống lại tác động của axit mạnh và kiềm. Ngoài ra, silicon carbide là trơ về mặt hóa học.
Tính chất nhiệt
- Độ dẫn nhiệt cao.
- Chịu được nhiệt độ cao.
- Độ dẫn nhiệt cao.
- Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính thấp, hỗ trợ nhiệt độ cao với độ giãn nở thấp.
- Chịu được sốc nhiệt.
Tính chất cơ học
- Cường độ nén cao.
- Chống mài mòn và ăn mòn.
- Nó là một vật liệu nhẹ có sức mạnh và sức đề kháng lớn.
- Duy trì sức đề kháng đàn hồi của nó ở nhiệt độ cao.
Thuộc tính điện
Nó là một chất bán dẫn có thể thực hiện các chức năng của nó ở nhiệt độ cao và điện áp cực cao, ít tiêu hao năng lượng của nó cho điện trường.
Công dụng
Như một sự mài mòn
- Silicon carbide là một chất bán dẫn có khả năng chịu được nhiệt độ cao, điện áp cao hoặc độ dốc điện trường gấp 8 lần so với silicon có thể chịu được. Đây là lý do tại sao nó hữu ích trong việc xây dựng điốt, đầu dò, bộ triệt và thiết bị vi sóng năng lượng cao.
- Điốt phát sáng (LED) và các máy dò của bộ đàm đầu tiên (1907) được sản xuất cùng với hợp chất. Hiện nay, silicon carbide đã được thay thế trong sản xuất bóng đèn LED bằng gallium nitride phát ra ánh sáng mạnh hơn từ 10 đến 100 lần.
- Trong các hệ thống điện, silicon carbide được sử dụng như một cột thu lôi trong các hệ thống điện, vì chúng có thể điều chỉnh điện trở của chúng bằng cách điều chỉnh điện áp thông qua điều này.
Ở dạng gốm có cấu trúc
- Trong một quá trình được gọi là thiêu kết, các hạt silicon carbide - cũng như các chất đồng hành - được nung nóng đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp này. Do đó, nó làm tăng sức mạnh và sức mạnh của vật thể gốm, bằng cách hình thành liên kết mạnh giữa các hạt.
- Các cấu trúc gốm của silicon carbide đã có một loạt các ứng dụng. Chúng được sử dụng trong phanh đĩa và trong bộ ly hợp của xe cơ giới, trong các bộ lọc hạt có trong dầu diesel và như một chất phụ gia trong dầu để giảm ma sát.
- Việc sử dụng gốm cấu trúc silicon carbide đã trở nên phổ biến trong các bộ phận tiếp xúc với nhiệt độ cao. Ví dụ, đây là trường hợp cổ họng của kim phun tên lửa và các con lăn của lò nung.
- Sự kết hợp giữa tính dẫn nhiệt cao, độ cứng và độ ổn định nhiệt độ cao làm cho các thành phần của ống trao đổi nhiệt với silicon carbide.
- Kết cấu gốm được sử dụng trong kim phun cát, phớt ô tô của máy bơm nước, vòng bi và khuôn đùn. Nó cũng tạo thành vật liệu của chén nung, được sử dụng trong đúc kim loại.
- Nó là một phần của các yếu tố làm nóng được sử dụng trong quá trình nấu chảy kim loại thủy tinh và kim loại màu, cũng như trong xử lý nhiệt của kim loại.
Công dụng khác
- Nó có thể được sử dụng trong đo nhiệt độ khí. Trong một kỹ thuật được gọi là pyrometry, một sợi silicon carbide được nung nóng và phát ra bức xạ tương quan với nhiệt độ trong khoảng 800-2500 ºK.
- Nó được sử dụng trong các nhà máy hạt nhân để ngăn chặn rò rỉ vật liệu được tạo ra bởi quá trình phân hạch.
- Trong sản xuất thép, nó được sử dụng làm nhiên liệu.
Tài liệu tham khảo
- Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. Cacbua silic: Sự trở lại của một người bạn cũ. Các vấn đề về vật chất Tập 4 Điều 2. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: sigmaaldrich.com
- John Faithfull (Tháng 2 năm 2010). Tinh thể carborundum. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
- Charles & Colvard. Polytypism và Moissanite. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: moissaniteitalia.com
- Nhà vật liệu. (2014). SiC2H cấu trúcA. [Hình] Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
- Wikipedia. (2018). Cacbua silic. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
- Navarro SiC. (2018). Các cacbua silic. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: navarrosic.com
- Đại học Barcelona. Cacbua silic, SiC. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: ub.edu
- Hệ thống CarboS. (2018). Cacbua silic. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: carbystem.com