硬质合金

化合物
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总结

阅读关于这个主题的简要摘要

硬质合金,任何一类化学品化合物在这与金属或半金属元素结合的。电石主要作为钙的来源乙炔和其他化学物质,而碳化物和其他几种元素因其物理硬度、强度和即使在非常高的温度下也能抵抗化学攻击而受到重视。碳化物(渗碳体)是一种重要的碳化物组成而且铸铁

碳化物的制备

碳化物是由碳和类似或更低的元素制备的电负性,通常是金属或者金属氧化,温度为1000 - 2800°C(1800 - 5100°F)。几乎任何碳化物都可以用几种通用方法中的一种来制备。第一种方法是在高温(2000°C[3600°F]或更高)下直接结合元素。第二种方法是a的反应复合一种金属,通常是氧化物,在高温下与碳结合。另外两种方法涉及金属或金属的反应与一个碳氢化合物,通常是乙炔C2H2.在其中一种方法中,加热的金属与气态碳氢化合物反应;在另一种情况下,金属溶解在液体中,在北半球3.,碳氢化合物在溶液中起泡。用乙炔制备的碳化物称为乙炔化物并包含C22−阴离子.例如,碱金属乙炔的最佳制备方法是溶解液态氨中的碱金属和通过溶液的乙炔。这些化合物的通式是M2C2(其中M是金属),是无色的结晶固体。它们与水发生剧烈反应,在空气中加热时被氧化成碳酸盐岩.的碱土碳化物也是乙炔。它们有通式MC2并通过加热制备碱土金属乙炔在500°C(900°F)以上。

碳化物的分类

基于结构类型对碳化物进行分类是相当困难的,但是根据碳化物性质的一般趋势可以分为三大类。大多数正电金属形成离子或类盐碳化物,过渡金属在中间元素周期表倾向于形成所谓的间质碳化物,与碳的电负性相似的非金属形成共价碳化物或分子碳化物。

离子碳化物

离子碳化物离散C形式的碳阴离子4−,有时被称为甲烷化物因为它们可以被看做是从甲烷(CH4);C22−,称为乙炔,由乙炔(C2H2);和C3.4−,源于等位基因(C3.H4).最具特征的甲烷可能是碳化铍(Be2C)和硬质合金铝4C3.).氧化物(BeO)和碳在2000°C(3600°F)反应产生砖红色的碳化铍,而淡黄色碳化物是由铝和碳在炉中制备的。碳化铝作为一种典型的甲烷与水反应产生甲烷。艾尔4C3.+ 12 h2O→4Al(OH)3.+ 3 ch4

有很多广为人知的乙酰基特征.除上述碱金属和碱土金属外,(La)形成两种不同的乙酰基,和(铜)(Ag)和黄金(Au)形成爆炸性的乙酰基。(锌),(Cd),(Hg)也形成乙酰基,尽管它们没有很好地表征。这些化合物中最重要的是电石, CaC2.电石的主要用途是作为乙炔的来源化学工业.电石是工业上由氧化钙(石灰)、CaO和碳合成的可口可乐大约2200°C(4000°F)。纯电石有很高的纯度熔点(2300°C[4200°F]),是无色固体。CaC的反应2与水收益率C2H2和大量的热量,所以反应是在精心控制的条件下进行的。CaO + 3C→CaC2+有限公司
CaC2+ 2 h2O→c2H2+ Ca(哦)2
电石也与气体在高温(1000 - 1200°C[1800 - 2200°F])下形成氰氨化钙, CaCN2CaC2+ N2→CaCN2+ C这是一个重要的工业反应,因为CaCN2发现广泛使用作为肥料由于其与水反应生成氰胺,H2NCN。大多数MC2乙酰基有CaC2结构,该结构来源于立方氯化钠(NaCl)结构。C2单元沿细胞轴平行放置,导致细胞从立方到四方的扭曲。

间质碳化物

间质碳化物是派生的主要来自相对较大的过渡金属它充当了小碳原子的主晶格,碳原子占据了紧密排列的金属原子的间隙。(看到水晶讨论固体包装的安排。)间质碳化物的特点是极硬,但同时极脆。他们有非常高的熔点(通常约3,000-4,000°C[5,400-7,200°F]),并保留许多与金属本身相关的特性,如高导热性和高导电性以及金属性光泽.在高温下,一些间隙碳化物保留了金属的机械性能,如延展性。很多早期的过渡金属具有足够大的半径以形成间质单碳化物MC。临界(即最小)半径约为1.35(1.35 × 10−8厘米,或5.32 × 10−9寸)。然而,大多数过渡金属形成若干间质碳化物化学计量学.例如,(Mn)已知至少形成五种不同的间质碳化物。与离子碳化物相反,大多数间质碳化物不与水反应,是化学惰性的。其中一些具有工业重要性,包括碳化钨(WC)和硬质合金(TaC),由于其极高的硬度和化学惰性,被用作高速切削工具。碳化铁(渗碳体),Fe3.C,是一个重要的组成部分

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共价碳化物

只有两种碳化物被完全考虑共价;它们是由两种在大小和电负性上与碳最相似的元素组成的,(B)和(Si)。碳化硅(SiC)被称为碳化硅,由还原制备二氧化硅(SiO2)中含有元素碳电炉.这种材料,就像钻石它非常坚硬,在工业上用作橡胶磨料.它在化学上是惰性的,具有金刚石结构,其中每个硅原子和每个碳原子都被另一种类型的四个原子四面体包围。碳化硼(B4C)有相似的性质。它也非常坚硬和惰性。它是由硼还原而成的氧化(B2O3.)和碳在电炉中。在B的结构中4C中,硼原子以12个为一组的二十面体群存在,碳原子以3个为一组的线性链存在。另一种碳化硼(BC3.),具有类似石墨的结构,是由(C6H6)和三氯化硼(BCl3.)在800°C(1500°F)。

史蒂文·s·祖姆达尔