Silisiumkarbid kjemisk struktur, egenskaper og bruk

Silisiumkarbidkrystaller

Hva er silisiumkarbid?

Han Siliciumkarbid Det er et kovalent fast stoff dannet av karbon og silisium. Det er av stor hardhet med en verdi på 9,0 til 10 i MOHS -skalaen, og dens kjemiske formel er sic, som kan tro at karbon er festet til silisiumet med en trippel kovalent binding, med en positiv belastning (+) i Si og en negativ belastning (-) i karbon (⁺Si≡C^-).

Egentlig er lenker i denne forbindelsen helt forskjellige. Det ble oppdaget i 1824 av den svenske kjemikeren Jön Jacob Berzelius, mens han prøvde å syntetisere diamanter. I 1893 oppdaget den franske forskeren Henry Moissani et mineral hvis sammensetning inneholdt silisiumkarbid.

Denne oppdagelsen gjorde det mens du undersøkte bergprøver fra krateret til en meteoritt i Diablo Canyon, EE. Uu. Han kalte dette mineralet som Moissanita. På den annen side skapte Edward Goodrich Acheson (1894) en metode for å syntetisere silisiumkarbid, reagere sand eller høy renhetskvarts med oljekoks.

Goodrich kalte Carborundum (eller Carborundium) til produktet som ble oppnådd og grunnla et selskap for å produsere slipemidler.

Kjemisk struktur

Det øvre bildet illustrerer den kubiske og krystallinske strukturen til silisiumkarbid. Denne ordningen er det samme som diamanten, til tross for atomradioene mellom C og SI.

Alle koblinger er sterkt kovalente og retningsbestemte, i motsetning til ioniske faste stoffer og deres elektrostatiske interaksjoner.

SIC -form molekylær tetrahedra; det vil si at alle atomer er knyttet til fire andre. Disse tetraedriske enhetene binder seg til hverandre ved kovalente bindinger, og tar i bruk krystallinske strukturer ved lag.

Det kan tjene deg: ribulosa-1,5-bifosfat (RUBP): Karakteristikker, karbolixering

Disse lagene har også sine egne krystallinske arrangementer, som er av tre typer: A, B og C.

Det vil si at et lag A er forskjellig fra B, og sistnevnte til C. Dermed består SIC -krystallen i å stable en lagsekvens, og forekommer fenomenet kjent som polytipisme.

For eksempel består den kubiske polytype (lik den for diamanten) av et ABC -lag -stabling og har derfor en 3C krystallinsk struktur.

Andre stabling av disse lagene genererer også andre strukturer, blant disse rhomboédica og sekskantede politikere. Faktisk ender de krystallinske strukturer av SIC med å være en "krystallinsk lidelse".

Den enkleste sekskantede strukturen for SIC, 2H (overlegen bilde), dannes som et resultat av stabling av lagene med sekvensen ABABA ... Etter hvert to lag er sekvensen gjentatt, og derfra er det der tallet er der tallet 2 oppstår fra.

Egenskaper til Siliciumkarbid

Generelle egenskaper

Molmasse

40,11 g/mol

Utseende

Varierer med metoden for å skaffe og materialene som brukes. Det kan være: gule, grønne, svartaktig blå eller iriserende krystaller.

Tetthet

3,16 g/cm3

Smeltepunkt

2830 ºC.

Brytningsindeks

2.55.

Krystaller

Det er polymorfisme: αsiske sekskantede krystaller og βsiske kubikkkrystaller.

Hardhet

9 til 10 på MOHS -skalaen.

Motstand mot kjemiske midler

Det er motstandsdyktig mot virkningen av syrer og sterke alkalier. I tillegg er silisiumkarbid kjemisk inert.

Termiske egenskaper

• Høy varmeledningsevne.
• Den støtter store temperaturer.
• Høy varmeledningsevne.
• Lav lineær termisk utvidelseskoeffisient, så den støtter store temperaturer med lav ekspansjon.
• Termisk sjokkbestandig.

Kan tjene deg: Arrhenius ligning

Mekaniske egenskaper

• Høy motstand mot komprimering.
• Slitasje og korrosjonsbestandig.
• Det er et lett materiale med stor styrke og motstand.
• Opprettholder sin elastiske motstand ved høye temperaturer.

Egenskaper elektrisk

Det er en halvleder som kan oppfylle sine funksjoner ved høye temperaturer og ekstreme spenninger, med liten spredning av sin kraft til det elektriske feltet.

Bruk av Siliciumkarbid

Som slitende

• Silisiumkarbid er en halvleder som er i stand til å støtte store temperaturer, høyspenning eller elektriske feltgradienter 8 ganger mer enn silisium kan tåle. Derfor nytteverdi i konstruksjonen av dioder, transitorer, suppressorer og mikrobølgeovner for høy -energi.
• Med forbindelsen er lysemitterende dioder (LED) og detektorene til de første radioene (1907) produsert. For øyeblikket er silisiumkarbid blitt erstattet i fremstilling av LED -pærer av Gallium Nitur.
• I elektriske systemer, silisiumkarbyr.

I form av strukturert keramikk

• I en prosess kjent som sintring blir silisiumkarbidpartikler - så vel som følgesvennene - oppvarmet ved en lavere temperatur enn smeltetemperaturen på denne blandingen. Dermed øker motstanden og styrken til det keramiske objektet ved å danne sterke koblinger mellom partiklene.
• Strukturell keramikk av silisiumkarbid har hatt et omfattende utvalg av bruk. De brukes i skivebremser og i koblinger av motorvogner, i partikkelfiltre som er til stede i diesel og som et tilsetningsstoff i oljer for å redusere friksjonen.
• Bruken av strukturell keramikk av silisiumkarbid er blitt generalisert i delene utsatt for høye temperaturer. For eksempel er dette tilfellet med halsen på injektorene til rakettene og rullene i ovnen.
• Kombinasjonen av høy termisk ledningsevne, av hardhet og stabilitet ved høye temperaturer fører til at komponentene i varmevekslere med silisiumkarbid produseres.
• Strukturell keramikk brukes i injektorene av sandstråler, bilstempler av vannpumper, lagre og ekstruderings terninger. Det utgjør også materialet til crosolene, brukt i støperi av metaller.
• Det er en del av varmeelementene som brukes i støperiet av glass og ikke -færiske metaller, så vel som i kaloribehandlingen av metaller.

Kan tjene deg: klorsyre (Hclo3)

Andre bruksområder

• Det kan brukes i måling av gasstemperatur. I en teknikk kjent som pyrometri, blir et silisiumkarbidfilament oppvarmet og avgir en stråling som korrelerer med temperaturen i et område på 800-2500 ºK.
• Det brukes i atomkraftverk for å unngå lekkasje av materialet produsert av fisjon.
• I stålproduksjon brukes det som drivstoff.