- Cấu tạo hóa học
- Tính chất
- Thuộc tính chung
- Khối lượng phân tử
- Xuất hiện
- Tỉ trọng
- Độ nóng chảy
- Chỉ số khúc xạ
- Pha lê
- Độ cứng
- Kháng các tác nhân hóa học
- Tính chất nhiệt
- Tính chất cơ học
- Tính chất
- Các ứng dụng
- Như một chất mài mòn
- Dưới dạng gốm sứ có cấu trúc
- Sử dụng khác
- Người giới thiệu
Các cacbua silic là một kết cộng hóa trị rắn gồm 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 cacbon liên kết với silic bằng liên kết ba cộng hóa trị, mang điện tích dương (+ ) trên Si và một điện tích âm (-) trên cacbon ( + Si≡C - ).
Trên thực tế, các liên kết trong hợp chất này hoàn toàn khác nhau. Nó được phát hiện vào năm 1824 bởi nhà hóa học Thụy Điển Jön Jacob Berzelius, khi đang 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 silic cacbua.
Phát hiện này được thực hiện khi đang kiểm tra các mẫu đá từ miệng núi lửa của một thiên thạch ở Devil's Canyon, Mỹ. Ông đặt tên cho khoáng chất này là moissanite. Mặt khác, Edward Goodrich Acheson (1894) đã tạo ra một phương pháp tổng hợp cacbua silic, cho cát hoặc thạch anh có độ tinh khiết cao phản ứng với than cốc dầu mỏ.
Goodrich gọi sản phẩm là carborundum (hay carborundium) và thành lập công ty sản xuất chất mài mòn.
Cấu tạo hóa học
Hình trên minh họa cấu trúc lập phương và tinh thể của cacbua silic. 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 mạnh và có hướng, không giống như chất rắn ion và tương tác tĩnh điện của chúng.
SiC tạo thành tứ diện phân tử; nghĩa là, tất cả các nguyên tử được liên kết với bốn nguyên tử khác. Các đơn vị tứ diện này được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, thông qua cấu trúc tinh thể phân lớp.
Ngoài ra, các lớp này có sự sắp xếp tinh thể riêng của chúng, thuộc ba loại: A, B và C.
Nói cách khác, lớp A khác với lớp B và lớp sau là C. Do đó, tinh thể SiC bao gồm sự xếp chồng của một chuỗi các lớp, hiện tượng được gọi là đa hình xảy ra.
Ví dụ, đa dạng khối (tương tự như kim cương) bao gồm chồng 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, giữa các đa dạng hình thoi và hình lục giác này. Trên thực tế, các cấu trúc tinh thể của SiC cuối cùng là một "rối loạn kết tinh".
Cấu trúc lục giác đơn giản nhất của SiC, 2H (hình trên), được hình thành do sự xếp chồng của các lớp với trình tự ABABA … Sau mỗi hai lớp, trình tự lặp lại và đó là nguyên nhân của số 2 .
Tính chất
Thuộc tính chung
Khối lượng phân tử
40,11 g / mol
Xuất hiện
Nó thay đổi theo phương pháp lấy và vật liệu được sử dụng. Nó có thể là: tinh thể màu vàng, xanh lá cây, xanh đen hoặc ánh kim.
Tỉ trọng
3,16 g / cm3
Độ nóng chảy
2830 ° C.
Chỉ số khúc xạ
2,55.
Pha lê
Có các dạng đa hình: tinh thể lục giác αSiC và tinh thể lập phương βSiC.
Độ cứng
9 đến 10 trên thang Mohs.
Kháng các tác nhân hóa học
Nó có khả năng chống lại tác động của axit và kiềm mạnh. Ngoài ra, cacbua silic trơ về mặt hóa học .
Tính chất nhiệt
- Khả năng dẫn nhiệt cao.
- Chịu được nhiệt độ cao.
- Khả năng dẫn nhiệt cao.
- Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính thấp, vì vậy nó hỗ trợ nhiệt độ cao với độ giãn nở thấp.
- Có khả năng chống sốc nhiệt.
Tính chất cơ học
- Khả năng chịu nén cao.
- Có khả năng chống mài mòn và ăn mòn.
- Là vật liệu nhẹ có độ bền và chịu lực lớn.
- Duy trì khả năng đàn hồi ở nhiệt độ cao.
Tính chất
Nó là một chất bán dẫn có thể thực hiện các chức năng của nó ở nhiệt độ cao và điện áp cực đại, với rất ít sự tiêu tán năng lượng của nó vào điện trường.
Các ứng dụng
Như một chất mài mòn
- Cacbua silic là chất bán dẫn có khả năng chịu được nhiệt độ cao, điện áp cao hoặc độ dốc điện trường gấp 8 lần so với silic có thể. Vì lý do này, nó rất hữu ích trong việc chế tạo điốt, bộ chuyển tiếp, bộ triệt tiêu và các thiết bị vi sóng năng lượng cao.
- Với hợp chất này, điốt phát quang (đèn LED) và máy dò của chiếc rađiô đầu tiên (1907) được sản xuất. Hiện nay, cacbua silic đã được thay thế trong sản xuất bóng đèn LED bằng gali nitrua phát ra ánh sáng sáng hơn từ 10 đến 100 lần.
- Trong hệ thống điện, cacbua silic được sử dụng làm cột thu lôi trong hệ thống điện, vì chúng có thể điều chỉnh điện trở của nó bằng cách điều chỉnh điện áp trên nó.
Dưới dạng gốm sứ có cấu trúc
- Trong một quá trình được gọi là thiêu kết, các hạt cacbua silic - cũng như của các hạt đồng hành - được nung nóng đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp này. Do đó, nó làm tăng sức đề kháng và độ bền của vật gốm, bằng cách hình thành liên kết bền vững giữa các hạt.
- Gốm cấu trúc cacbua silic đã có một loạt các ứng dụng. Chúng được sử dụng trong phanh đĩa và ly hợp xe cơ giới, trong bộ lọc hạt động cơ diesel, và như một chất phụ gia trong dầu để giảm ma sát.
- Việc sử dụng gốm cấu trúc cacbua silic đã trở nên phổ biến trong các bộ phận tiếp xúc với nhiệt độ cao. Ví dụ, đây là trường hợp cổ họng của các kim phun tên lửa và các con lăn của lò nung.
- Sự kết hợp của tính dẫn nhiệt cao, độ cứng và độ ổn định nhiệt độ cao làm cho các thành phần của ống trao đổi nhiệt được sản xuất từ cacbua silic.
- Gốm kết cấu được sử dụng trong kim phun phun cát, phớt máy bơm nước ô tô, vòng bi và khuôn dập đùn. Nó cũng là vật liệu làm nồi nấu kim loại, dùng trong nấu chảy kim loại.
- Nó là một phần của các yếu tố gia nhiệt được sử dụng trong quá trình nấu chảy thủy tinh và kim loại màu, cũng như trong nhiệt luyện kim loại.
Sử dụng khác
- Nó có thể được sử dụng trong việc đo nhiệt độ của chất khí. Trong một kỹ thuật được gọi là phép đo nhiệt độ, một dây tóc silicon cacbua được đốt nóng và phát ra bức xạ tương quan với nhiệt độ trong khoảng 800-2500ºK.
- Nó được sử dụng trong các nhà máy hạt nhân để ngăn chặn sự rò rỉ của vật chất được tạo ra bởi quá trình phân hạch.
- Trong sản xuất thép nó được dùng làm nhiên liệu.
Người giới thiệu
- Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. Silicon Carbide: Sự trở lại của một người bạn cũ. Các vấn đề 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 05 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
- Charles & Colvard. Polytypism và Moissanite. Được lấy vào ngày 5 tháng 5 năm 2018, từ: moissaniteitalia.com
- Nhà vật liệu học. (2014). Cấu trúc SiC2A. . Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Cacbua silic. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
- Navarro SiC. (2018). Cacbua silic. Được lấy vào ngày 5 tháng 5 năm 2018, từ: navarrosic.com
- Đại học Barcelona. Cacbua silic, SiC. Truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: ub.edu
- CarboSystem. (2018). Cacbua silic. Được lấy vào ngày 05 tháng 5 năm 2018, từ: carbosystem.com