Węglik aluminium - Aluminium carbide
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
Węglik aluminium |
|
| Inne nazwy
Węglik aluminium
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA |
100.013.706 
|
| Numer WE | |
| Siatka | Aluminium + węglik |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| Numer ONZ | ONZ 1394 |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| Al 4 C 3 | |
| Masa cząsteczkowa | 143.95853 g/mol |
| Wygląd | bezbarwne (gdy czyste) sześciokątne kryształy |
| Zapach | bezwonny |
| Gęstość | 2,93 g / cm 3 |
| Temperatura topnienia | 2200 ° C (3990 ° F; 2470 K) |
| Temperatura wrzenia | rozkłada się w temperaturze 1400 °C |
| reaguje, tworząc gaz ziemny | |
| Struktura | |
| Rhomboedral , hR21 , grupa przestrzenna R 3 m, nr 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, α = 78,743 °, β = 78,743 °, γ = 60 ° | |
| Termochemia | |
|
Pojemność cieplna ( C )
|
116,8 J/mol K |
|
Standardowa
entropia molowa ( S |
88,95 J/mol K |
|
Standardowa entalpia
tworzenia (Δ f H ⦵ 298 ) |
-209 kJ/mol |
|
Energia swobodna Gibbsa (Δ f G ˚)
|
-196 kJ/mol |
| Zagrożenia | |
| Piktogramy GHS |
 
|
| Hasło ostrzegawcze GHS | Ostrzeżenie |
| H261 , H315 , H319 , H335 | |
| P231+232 , P261 , P264 , P271 , P280 , P302+352 , P304+340 , P305+351+338 , P312 , P321 , P332+313 , P337+313 , P362 , P370 +378 , P402+404 , P403 233 , P405 , P501 | |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje do infoboksu | |
Węglik aluminium , wzór chemiczny Al 4 C 3 , to węglik z aluminium . Ma wygląd jasnożółtych do brązowych kryształów. Jest stabilny do 1400 °C. Rozkłada się w wodzie z produkcją metanu.
Struktura
Węglik aluminium ma niezwykłą strukturę krystaliczną, która składa się z naprzemiennych warstw Al 2 C i Al 2 C 2 . Każdy atom glinu jest skoordynowany z 4 atomami węgla, tworząc układ czworościenny. Atomy węgla istnieją w 2 różnych środowiskach wiążących; jeden to zdeformowany ośmiościan z 6 atomów Al w odległości 217 pm . Drugi to zniekształcona bipiramidowa struktura trygonalna, składająca się z 4 atomów Al o godzinie 190-194 pm i piątego atomu Al o godzinie 221 pm. Inne węgliki ( nomenklatura IUPAC : methides ) również wykazują złożone struktury.
Reakcje
Węglik glinu hydrolizuje z wydzieleniem metanu . Reakcja przebiega w temperaturze pokojowej, ale jest szybko przyspieszana przez ogrzewanie.
- Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4
Podobne reakcje zachodzą z innymi odczynnikami protonowymi:
- Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4
Reaktywne prasowanie izostatyczne na gorąco (hiphip) przy ≈40 MPa odpowiednich mieszanin grafitu Ti, Al 4 C 3 , przez 15 godzin w 1300 °C daje głównie jednofazowe próbki Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 godzin w 1300 ° C otrzymuje się przeważnie próbki jednofazowe Ti 2 AlC ( Tytan Aluminium Carbide ).
Przygotowanie
Węglik glinu wytwarzany jest przez bezpośrednią reakcję aluminium i węgla w elektrycznym piecu łukowym .
- 4 Al + 3 C → Al 4 C 3
Alternatywna reakcja zaczyna się od tlenku glinu, ale jest mniej korzystna ze względu na wytwarzanie tlenku węgla .
- 2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO
Węglik krzemu również reaguje z aluminium dając Al 4 C 3 . Ta konwersja ogranicza mechaniczne zastosowania SiC, ponieważ Al 4 C 3 jest bardziej kruchy niż SiC.
- 4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si
W kompozytach z osnową aluminium wzmocnionych węglikiem krzemu w reakcjach chemicznych między węglikiem krzemu a roztopionym aluminium powstaje warstwa węglika glinu na cząstkach węglika krzemu, co zmniejsza wytrzymałość materiału, chociaż zwiększa zwilżalność cząstek SiC. Tendencję tę można zmniejszyć przez powlekanie cząstek węglika krzemu odpowiednim tlenkiem lub azotkiem, wstępne utlenianie cząstek z wytworzeniem powłoki krzemionkowej lub zastosowanie warstwy metalu protektorowego .
Materiał kompozytowy aluminium-węglik glinu może być wytwarzany przez mechaniczne stapianie, przez zmieszanie proszku aluminiowego z cząstkami grafitu .
Występowanie
Małe ilości węglika glinu są powszechnym zanieczyszczeniem technicznego węglika wapnia . W elektrolitycznej produkcji aluminium węglik glinu powstaje jako produkt korozji elektrod grafitowych.
W kompozytów z metalową osnową w oparciu o osnowie aluminiowej wzmocnionego węglików niemetalicznych ( węglik krzemu , węglik boru , etc.) lub włókien węglowych , węglik aluminium tworzy często jako niepożądanego produktu. W przypadku włókna węglowego reaguje z matrycą aluminiową w temperaturach powyżej 500°C; lepsze zwilżenie włókna i zahamowanie reakcji chemicznej można uzyskać przez pokrycie go np . borekiem tytanu .
Aplikacje
Drobno rozproszone w osnowie aluminiowej cząstki węglika glinu zmniejszają skłonność materiału do pełzania , zwłaszcza w połączeniu z cząstkami węglika krzemu .
Węglik aluminium może być stosowany jako materiał ścierny w narzędziach do cięcia szybkobieżnego . Ma w przybliżeniu taką samą twardość jak topaz .