کاربیدها و سیلیسیدها

[azarafrooz 14,221]

دید کلی

 

تعداد زیادی کاربید شناخته شده‌اند. این ترکیبات را می‌توان بوسیله گرم کردن فلز مربوطه یا اسید آن با کربن، کربن منوکسید یا یک هیدروکربن تهیه کرد. سیلیسیم در تقریبا تمام فلزات مذاب حل می‌شود و در بسیاری از این مواد ، ترکیبات معینی به نام سیلیسید تولید می‌شود.

کاربیدهای نمک مانند

 

از کاتیونهای فلزی همراه آنیونهایی که فقط متشکل از کربن است، تشکیل شده‌اند. فلزات IA و IIA همچنین یونهای Zn ، Cu ، Au ، Cd ، Ag کاربیدهایی می‌دهند که گاهی استیلید نامیده می‌شوند، زیرا این ترکیبات یون استیلید دارند. استیلیدها براثر آبکافت ، اسیتلین C2H2 می‌دهند:

 

 

H-C≡C-H

 

برای مثال:

 

 

(CaC2(s) + 2H2O→Ca(OH)2(s) + C2H2(g

 

کلسیم کاربید برای تولید تجارتی کلسیم سیانامید CaNCN بکار می‌رود. بریلیم کاربید Be2C و آلومینیوم کاربید Al4C3 یون متانید 4-C دارند که بر اثر آبکافت ، متان CH4 می‌دهد. برای مثال:

(Al4C3(s) + 12H2O → 4Al(OH)3(s) + 3CH4(g

 

کاربیدهای درون شبکه‌ای

 

بوسیله فلزات واسطه تشکیل می‌شوند و متشکل از بلورهای فلزی‌اند که اتمهای کربن در حفره‌های ایجاد شده بین اتمهای فلزی در ساختار بلور جای می‌گیرند. نمونه‌های این نوع کاربید شامل TiC ، TaC ، N2C ، VC و Mo2C است. چون کاربیدهای درون شبکه‌ای سختند، نقطه ذوب بالایی دارند و از نظر شیمیایی هم واکنش‌ناپذیرند و در ساختار ابزار برش بکار می‌روند. این کاربیدها از نظر ظاهر و رسانندگی الکتریکی شبیه فلزات‌اند.

کاربیدهای کووالانسی

 

پیوندهای کاربیدهای کووالانسی SiC و Be4C کاملا کووالانسی است. این ترکیبات بسیار سختند، از نظر شیمیایی واکنش‌ناپذیر وحتی در دماهای بالا ذوب نمی‌شوند. به خاطر این خواص ، کاربیدهای فوق را به‌عنوان سنباده ( به جای الماس مصنوعی ) بکار می‌برند. سیلیسیم کاربید (کاربوراندوم) بوسیله واکنش SiO2 و C در کوره برقی تولید می‌شود. بلور SiC متشکل از یک شبکه چهار وجهی الماس گونه است که از اتمهای Si و C بطور متناوب تشکیل شده است. بور کاربید ، B4C که حتی سختتر از SiC است، با کاهش B2O3 بوسیله کربن در یک کوره برقی بدست می‌آید.

 

 

سیلانها

 

چند نمونه از ترکیبات سلیسید عبارتند از: Mg2Si ، CaSi2 ، Li3Si و FeSi . اگرچه احتمالا هیچ یک از این سیلیسیدها به‌صورت واقعا یونی نیست، بعضی از آنها با آب واکنش داده ، ترکیبات هیدروژن سلیسیم را که هیدریدهای سلیسیم یا سیلانها نامیده می‌شوند، تولید می‌کنند.

 

سیلانها ترکیباتی هستند که با فرمول عمومی SinH2n+2 مطابقت دارند و ترکیباتی که در آنها n برابر 1 تا 6 است، شناخته شده‌اند.

 

این ترکیبات از نظر ساختاری شبیه هیدروکربن ها به فرمول عمومی CnH2n+2 هستند که آلکانها نامیده می‌شوند. اگرجه ظاهرا برای تعداد اتمهای کربن که می‌توانند به یکدیگر متصل شده و آلکانها را تشکیل دهند، حدی متصور نیست، تعداد اتمهای Si که بتوانند با یکدیگر متصل شده و سیلانها را تشکیل دهند، به‌علت ضعیف بودن پیوند Si-Si در مقایسه با پیوند C-C محدود است.

 

علاوه بر این ، واکنش پذیری آلکانها از سیلانها که خود بخود در هوا مشتعل می‌شوند، خیلی کمتر است:

 

 

2SiH6(g) + 7O2(g) → 4SiO2(s) + 6H2O

 

پیوندهای C-C در آلکانها همگی پیوندهای یگانه‌اند، اما هیدروکربنهایی مثل استیلن وجود دارند که بین اتمهای C ، پیوندهای چندگانه دارند. هیدریدهای سیلیسیم که پیوندهای چندگانه Si به Si داشته باشند، شناخته شده‌اند.