Kemična struktura, lastnosti in uporabe silicijevega karbida

Kristali iz silicijevega karbida

Kaj je silicijev karbid?

On Silicij karbid To je kovalentna trdna snov, ki jo tvorita ogljik in silikon. Je velika trdota z vrednostjo 9,0 do 10 na lestvici MOHS, njegova kemična formula pa je sic, kar lahko misli, da je ogljik na silicij pritrjen s trojno kovalentno vez, s pozitivno obremenitvijo (+) v SI in negativna obremenitev (-) v ogljiku (⁺SI≡C^-).

Pravzaprav so povezave v tej spojini popolnoma drugačne. Leta 1824 ga je odkril švedski kemik Jön Jacob Berzelius, medtem ko je poskušal sintetizirati diamante. Leta 1893 je francoski znanstvenik Henry Moissani odkril mineral, katerega sestava je vsebovala silicijev karbid.

To odkritje je to storilo med pregledovanjem vzorcev kamnin iz kraterja meteorita v Diablo kanjonu, EE. Uu. Ta mineral je poimenoval kot Moissanita. Po drugi strani je Edward Goodrich Acheson (1894) ustvaril metodo za sintezo silicijevega karbida, reagiranje peska ali visoko čistost s koksom.

Goodrich je karborondum (ali karborundij) poklical na izdelek, ki je bil pridobljen in ustanovil podjetje za proizvodnjo abrazivov.

Kemična struktura

Zgornja slika ponazarja kubično in kristalno strukturo silicijevega karbida. Ta razporeditev je enaka kot pri diamantu, kljub razlikam atomskih radijskih sprejemnikov med C in Si.

Vse povezave so močno kovalentne in usmerjene, za razliko od ionskih trdnih snovi in ​​njihovih elektrostatičnih interakcij.

Sic oblikuje molekularna tetraedre; Se pravi, vsi atomi so povezani s štirimi drugimi. Te tetraedrske enote se med seboj vežejo s kovalentnimi vezmi in sprejemajo kristalne strukture po plasteh.

Lahko vam služi: ribulosa-1,5-bifosfat (rubp): značilnosti, karboliksacija

Tudi te plasti imajo svoje kristalne ureditve, ki so tri vrste: A, B in C.

Se pravi, da je plast A drugačna od B, slednja pa do C. Tako je kristal SIC sestavljen iz zlaganja zaporedja plasti, ki se pojavi pojav, znan kot politipizem.

Na primer, kubični politip (podobno kot pri diamantu) je sestavljen iz zlaganja plasti ABC in ima zato kristalno strukturo 3C.

Druge zlaganje teh plasti ustvarjajo tudi druge strukture, med temi Rhomboédica in šesterokotnimi politiki. Pravzaprav so kristalne strukture sic na koncu "kristalna motnja".

Najpreprostejša šesterokotna struktura za sic, 2H (nadrejena slika), nastane kot rezultat zlaganja plasti z zaporedjem Ababa ... Po vsakem dveh plasti se zaporedje ponovi, od tam 2 nastane iz.

Lastnosti Silicij karbid

Splošne lastnosti

Molarna masa

40,11 g/mol

Videz

Se razlikuje glede na način pridobivanja in uporabljenih materialov. Lahko je: rumeni, zeleni, črno modri ali prelivani kristali.

Gostota

3.16 g/cm3

Tališče

2830 ° C.

Lomni količnik

2,55.

Kristali

Obstaja polimorfizem: αSic šesterokotni kristali in βSic kubični kristali.

Trdota

9 do 10 na lestvici MOHS.

Odpornosti na kemična sredstva

Je odporen na delovanje kislin in močnih alkalij. Poleg tega je silicijev karbid kemično inerten.

Toplotne lastnosti

• Visoka toplotna prevodnost.
• Podpira velike temperature.
• Visoka toplotna prevodnost.
• Nizka linearna koeficient toplotne dilatacije, zato podpira velike temperature z nizko širitvijo.
• Odporen na toplotni udar.

Vam lahko služi: Arrheniusova enačba

Mehanske lastnosti

• Visoka odpornost na stiskanje.
• Abrazij in odporen proti koroziji.
• Je lahek material velike moči in odpornosti.
• Ohranja svojo elastično odpornost pri visokih temperaturah.

Lastnosti električni

To je polprevodnik, ki lahko izpolnjuje svoje funkcije pri visokih temperaturah in ekstremnih napetostih, z malo razpršitve njegove moči do električnega polja.

Uporabe Silicij karbid

Kot abrazivno

• Silicijev karbid je polprevodnik, ki lahko podpira velike temperature, visoke napetostne ali električne poljske gradiente 8 -krat več, kot lahko silicij zdrži. Zato uporabnost pri gradnji diod, tranzitorjev, zaviralcev in visokoenergijskih mikrovalovnih naprav.
• S spojino so izdelani lahki diodi (LED) in detektorji prvih radijskih sprejemnikov (1907). Trenutno je silicijev karbide v proizvodnji LED žarnic zamenjal Gallium Nitur.
• V električnih sistemih, silicijevi karburi.

V obliki strukturirane keramike

• V procesu, znanem kot sintranje, se delci silicijevega karbida - pa tudi pri spremljevalcih - segrejejo pri nižji temperaturi kot temperatura taljenja te mešanice. Tako se odpornost in moč keramičnega predmeta povečujeta z oblikovanjem močnih povezav med delci.
• Strukturna keramika silicijevega karbida je imela široko paleto uporabe. Uporabljajo se v zavorah in v sklopkih motornih vozil, v filtrih delcev, ki so prisotni v dizlu, in kot dodatek v oljih za zmanjšanje trenja.
• Uporaba strukturne keramike silicijevega karbida so bila posplošena v delih, ki so izpostavljeni visokim temperaturam. Na primer, to je primer grla injektorjev raket in valjev peči.
• Kombinacija visoke toplotne prevodnosti, trdote in stabilnosti pri visokih temperaturah povzroči izdelavo sestavnih delov toplotnih izmenjevalnikov s silicijevim karbidom.
• Strukturna keramika se uporablja v injektorjih peščenih curkov, avtomobilskih znamkah vodnih črpalk, ležajev in ekstruzijskih kockah. Predstavlja tudi gradivo krosolov, ki se uporablja v livarni kovine.
• To je del ogrevalnih elementov, ki se uporabljajo v livarni iz stekla in ne -nazornikov, pa tudi pri kaloričnem obdelavi kovin.

Vam lahko služi: klorinska kislina (HClo3)

Druge uporabe

• Uporablja se lahko pri merjenju temperature plina. V tehniki, znani kot pirometrija, se segreva silicijeva karbidna filament in oddaja sevanje, ki je povezano s temperaturo v območju 800-2500 ° K.
• Uporablja se v jedrskih rastlinah, da se izogne ​​puščanju materiala, ki ga proizvaja cepitva.
• Pri proizvodnji jekla se uporablja kot gorivo.