Кемијска структура, својства и употреба силицијум карбида

Тхе силицијум карбид то је ковалентна чврста материја формирана од угљеника и силиција. Има велику тврдоћу са вредношћу од 9.0 до 10 на Мохс-овој скали, а његова хемијска формула је СиЦ, што може да сугерише да је угљеник везан за силицијум троструком ковалентном везом, са позитивним набојем (+ ) у Си и негативном набоју (-) у угљенику (⁺Си≡Ц^-).

Заправо, везе у овом комплексу су потпуно различите. Открио га је 1824. године шведски кемичар Јон Јацоб Берзелиус, док је покушавао да синтетише дијаманте. Године 1893. француски научник Хенри Моиссани открио је минерал чији састав садржи силицијум карбид.

Ово откриће је направљено приликом испитивања узорака стијена из кратера метеорита у Ђавољем кањону, САД. УУ Овај минерал назвао је моиссаните. С друге стране, Едвард Гоодрицх Ацхесон (1894) је створио метод за синтезу силицијум карбида, реаговањем песка или кварца високе чистоће са петролејским коксом..

Гоодрицх је назвао царборундум (или карборундијум) производу и основао предузеће за производњу абразива.

Индек

• 1 Хемијска структура
• 2 Својства
  • 2.1 Општа својства
  • 2.2 Топлинска својства
  • 2.3 Механичка својства
  • 2.4 Електрична својства
• 3 Усес
  • 3.1 Као абразив
  • 3.2 У облику структуриране керамике
  • 3.3 Друге употребе
• 4 Референце

Хемијска структура

Горња слика илуструје кубичну и кристалну структуру силицијум карбида. Овај распоред је исти као и код дијаманта, упркос разликама атомских полупречника између Ц и Си.

Све везе су јако ковалентне и усмерене, за разлику од јонских чврстих материја и њихових електростатских интеракција.

СиЦ формира молекуларне тетраедре; то јест, сви атоми су повезани са четири друга. Ове тетраедарске јединице спојене су ковалентним везама, усвајајући кристалне структуре по слојевима.

Такође, ови слојеви имају своје кристалне аранжмане, који су три типа: А, Б и Ц.

То значи да је слој А различит од Б, а овај за Ц. Дакле, кристал СиЦ се састоји од слагања низа слојева, који се јављају као феномен познат као политипизам..

На пример, кубични полипотип (сличан дијамантном) се састоји од низа слојева АБЦ и, према томе, има кристалну структуру 3Ц.

Остали гомили ових слојева такође генеришу друге структуре, међу овим ромбоедарним и хексагоналним полипотиповима. У ствари, кристалне структуре СиЦ завршавају као "кристални поремећај".

Најједноставнија шестерокутна структура за СиЦ, 2Х (горња слика), формирана је као резултат слагања слојева са АБАБА секвенцом ... Након сваког два слоја секвенца се понавља, а то је одакле долази број 2.

Пропертиес

Генерал пропертиес

Моларна маса

40.11 г / мол

Изглед

Разликује се према начину добијања и употребљеним материјалима. Може бити: жути, зелени, црнкасто плави или прелијевајући кристали.

Густина

3,16 г / цм3

Тачка топљења

2830 ºЦ.

Рефрацтиве индек

2.55.

Кристали

Постоји полиморфизам: αСиЦ хексагонални кристали и βСиЦ кубни кристали.

Тврдоћа

9 до 10 на Мохсовој скали.

Отпорност на хемијска средства

Отпоран је на дјеловање јаких киселина и алкалија. Поред тога, силицијум карбид је хемијски инертан.

Топлинска својства

- Висока топлотна проводљивост.

- Подноси велике температуре.

- Висока топлотна проводљивост.

- Коефицијент линеарног топлинског ширења низак, који подржава високе температуре уз ниску експанзију.

- Отпоран на топлотни шок.

Механичке особине

- Висока тлачна чврстоћа.

- Отпоран на абразију и корозију.

- То је лаган материјал велике снаге и отпора.

- Одржава своју еластичну отпорност на високим температурама.

Пропертиес елецтриц

То је полупроводник који може да испуњава своје функције при високим температурама и екстремним напонима, уз мало дисипације своје снаге у електрично поље.

Усес

Као абразив

- Силицијум карбид је полупроводник способан да издржи високе температуре, високи напон или градијенте електричног поља 8 пута више него што силициј може издржати. Због тога је корисна у конструкцији диода, претварача, супресора и високоенергетских микровалних уређаја.

- Са једињењем се производе светлеће диоде (ЛЕД) и детектори првих радио уређаја (1907). Тренутно је замењен силицијум карбид у производњи ЛЕД сијалица од галијум нитрида који емитује светлост од 10 до 100 пута светлију..

- У електричним системима, силицијум карбид се користи као громобран у електроенергетским системима, јер они могу регулисати своју отпорност регулацијом напона кроз то.

У облику структуриране керамике

- У процесу познатем као синтеровање, честице силицијум-карбида - као и оне сапутника - се загревају на температуру нижу од температуре топљења ове смеше. Тиме се повећава снага и снага керамичког објекта, формирањем јаких веза између честица.

- Структурна керамика силиконског карбида имала је широку употребу. Употребљавају се у диск кочницама и спојницама моторних возила, у филтерима за честице присутним у дизелу и као адитив у уљима за смањење трења.

- Употреба структурне керамике од силицијум карбида постала је широко распрострањена у деловима који су изложени високим температурама. На пример, ово је случај грла млазних ракета и ваљака пећи.

- Комбинација високе топлотне проводљивости, тврдоће и високе температурне стабилности чини компоненте цијеви измјењивача топлине силиконским карбидом.

- Конструктивна керамика се користи у бризгаљкама за пјескарење, аутомобилским заптивкама пумпи за воду, лежајевима и екструзијским калупима. Она такође чини материјал од лончића, који се користи у металном ливењу.

- Дио је гријаћих елемената који се користе у топљењу стакла и обојених метала, као иу термичкој обради метала.

Отхер усес

- Може се користити у мерењу температуре гаса. У техници познатој као пирометрија филамент силицијум карбида се загрева и емитује зрачење које корелира са температуром у опсегу од 800-2500 ºК..

- Користи се у нуклеарним постројењима како би се спријечило цурење материјала произведеног фисијом.

- У производњи челика користи се као гориво.

Референце

1. Ницхолас Г. Вригхт, Алтон Б. Хорсфалл. Силицон Царбиде: Повратак старог пријатеља. Материал Маттерс Волуме 4 Члан 2. Преузето 5. маја 2018. године, из: сигмаалдрицх.цом
2. Јохн Фаитхфулл (Фебруар 2010). Царборундум цристалс. Преузето 5. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
3. Цхарлес & Цолвард. Политиписм анд Моиссаните. Ретриевед он Маи 05, 2018, фром: моиссанитеиталиа.цом
4. Материалсциентист. (2014). СиЦ2ХструцтуреА. [Фигуре] Преузето 5. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
5. Википедиа. (2018). Силицон царбиде. Преузето 5. маја 2018. године, са: ен.википедиа.орг
6. Наварро СиЦ. (2018). Силицијум карбид. Ретриевед он Маи 05, 2018, фром: наварросиц.цом
7. Универзитет у Барселони. Силицијум карбид, СиЦ. Преузето 5. маја 2018. из: уб.еду
8. ЦарбоСистем. (2018). Силицон царбиде. Ретриевед он Маи 05, 2018, фром: царбосистем.цом