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In der Chemie ist ein Karbid eine Zusammensetzung, die aus Kohlenstoff und weniger electronegative Element zusammengesetzt ist. Karbide können allgemein durch den chemischen Abbinden-Typ wie folgt klassifiziert werden: (i) Salz ähnlich, (ii) Covalent-Zusammensetzungen, (iii) zwischenräumliche Zusammensetzungen, und (iv) "Zwischen"-Übergang-Metallkarbide. Beispiele schließen Kalzium-Karbid, Silikonkarbid, Wolfram-Karbid (häufig genannt einfach Karbid), und cementite, jeder ein, der im Schlüssel Industrieanwendungen verwendet ist. Das Namengeben von ionischen Karbiden ist nicht systematisch.

Salz ähnlich (Salzquelle) Karbide

Salz ähnliche Karbide werden aus hoch electropositive Elemente wie die alkalischen Metalle, alkalischen Erden und Gruppe 3 Metalle einschließlich des Scandiums, Yttrium und Lanthan zusammengesetzt. Das Aluminium von der Gruppe 13 Form-Karbide, aber Gallium, Indium und Thallium tut nicht. Diese Materialien zeigen isolierte Kohlenstoff-Zentren, häufig beschrieben als "C", im methanides oder methides; zwei Atom-Einheiten, "C" im acetylides; und drei Atom-Einheiten "C" im sesquicarbides. Die Grafit-Einschaltung setzt KC zusammen, der vom Dampf des Kaliums und Grafits bereit ist, und die alkalischen Metallableitungen von C werden als Karbide nicht gewöhnlich klassifiziert.

Methanides

Karbide dieser Klasse zersetzen sich im Wasserproduzieren-Methan. Zwei solche Beispiele sind Aluminiumkarbid und Beryllium-Karbid.

Die Reaktion von Übergang-Metallkarbiden mit Wasser ist sehr langsam und wird gewöhnlich vernachlässigt. Zum Beispiel, abhängig von der Oberflächendurchlässigkeit, sind 5-30 Atomschichten des Titan-Karbids hydrolyzed innerhalb von 5 Minuten an umgebenden Bedingungen im Anschluss an durch die Sättigung der Reaktion.

Methanides im allgemeinen chemischen Zusammenhang bezieht sich auf jede Zusammensetzung, dass hydrolyzes zum Methan, das auch Salze mit hydrogenated Anionen solcher als einschließen könnte, und. Jedoch, gemäß der IUPAC systematischen Namengeben-Vereinbarung, wird nur das letzte "methanide" richtig genannt. In der Theorie kann man Zusammensetzungen beschreiben, die die Methyl-Gruppe, mit der relativ großen Band-Widersprüchlichkeit zwischen dem Kohlenstoff und Nichtwasserstoffatom als Salze dieses Anions enthalten; jedoch in Wahrheit sind die meisten solche Zusammensetzungen, wenn nicht alle, tatsächlich covalent.

Acetylides

Wie man

annimmt, sind mehrere Karbide Salze des acetylide Anions C (auch hat percarbide genannt), der ein dreifaches Band zwischen den zwei Kohlenstoff-Atomen hat. Alkalische Metalle, alkalische Erdmetalle und lanthanoid Metalle bilden acetylides, z.B, Natriumskarbid NaC, Kalzium-Karbid CaC und LaC. Lanthanoids bilden auch Karbide (sesquicarbides, sieh unten) mit dem Formel-Festordner. Metalle von der Gruppe 11 neigen auch dazu, acetylides, wie Kupfer (I) acetylide und Silber acetylide zu bilden. Karbide der actinide Elemente, die Stöchiometrie-Festordner und Festordner haben, werden auch als Salz ähnliche Ableitungen von C beschrieben.

Die C-C verdreifachen Band-Länge-Reihen von 109.2 Premierminister in CaC (ähnlich ethyne), 130.3 Premierminister in LaC und 13:34 Uhr in UC. Das Abbinden in LaC ist in Bezug auf La mit dem Extraelektron delocalised ins auf C Augenhöhlen-Antiabbinden beschrieben worden, die metallische Leitung erklärend.

Sesquicarbides

Das Polyatomion C, manchmal genannt sesquicarbide, wird in LiC und MgC gefunden. Das Ion ist geradlinig und ist isoelectronic mit CO. Die C-C Entfernung in MgC ist 133.2 Premierminister. MgC gibt methylacetylene, CHCCH, und propadiene, CHCCH auf der Hydrolyse nach, die die erste Anzeige war, dass es C enthalten kann.

Karbide von Covalent

Die Karbide von Silikon und Bor werden als "covalent Karbide" beschrieben, obwohl eigentlich alle Zusammensetzungen von Kohlenstoff etwas covalent Charakter ausstellen. Silikonkarbid hat zwei ähnliche kristallene Formen, die beide mit der Diamantstruktur verbunden werden. Bor-Karbid hat v. Chr. andererseits eine ungewöhnliche Struktur, die icosahedral durch Kohlenstoff-Atome verbundene Bor-Einheiten einschließt. In dieser Beziehung ist Bor-Karbid dem Bor reicher borides ähnlich. Sowohl Silikonkarbid, SiC, (Karborundum) als auch Bor-Karbid, ist v. Chr. sehr harte Materialien und widerspenstig. Beide Materialien sind industriell wichtig. Bor bildet auch andere covalent Karbide z.B. V. Chr.

Zwischenräumliche Karbide

Die Karbide der Gruppe 4, 5 und 6 Übergang-Metalle (mit Ausnahme von Chrom) werden häufig als zwischenräumliche Zusammensetzungen beschrieben. Diese Karbide haben metallische Eigenschaften und sind widerspenstig. Ein Ausstellungsstück eine Reihe von stoichiometries, z.B Titan-Karbid, TiC. Titan-Karbid und Wolfram-Karbid sind industriell wichtig und werden verwendet, um Metalle im Ausschnitt von Werkzeugen anzustreichen.

Die Longheld-Ansicht besteht darin, dass die Kohlenstoff-Atome octahedral Zwischenräume in einem nahen gepackten Metallgitter einbauen, wenn der Metallatom-Radius größer ist als ungefähr 13:35 Uhr:

• Wenn die Metallatome nah gepackt, (ccp) kubisch sind, dann erreicht das Füllen von allen octahedral Zwischenräumen mit Kohlenstoff 1:1 Stöchiometrie mit der Felsen-Salz-Struktur.
• Wenn die Metallatome nah gepackt, (hcp) sechseckig sind, wie die octahedral Zwischenräume direkt gegenüber einander auf beiden Seiten der Schicht von Metallatomen lügen, erreicht das Füllen von nur einem von diesen mit Kohlenstoff 2:1 Stöchiometrie mit der Struktur von CdI.

Der folgende Tisch zeigt wirkliche Strukturen der Metalle und ihrer Karbide. (N.B. der Körper hat Kubikstruktur in den Mittelpunkt gestellt, die durch Vanadium, Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram angenommen ist, ist nicht ein nahes gepacktes Gitter.) Bezieht sich die Notation "h/2" auf die Typ-Struktur MC, die oben beschrieben ist, der nur eine ungefähre Beschreibung der wirklichen Strukturen ist. Wie man sehen kann, ist die einfache Ansicht, dass das Gitter des reinen Metalls Kohlenstoff-Atome "absorbiert", untreu, weil die Verpackung des Metallatom-Gitters in den Karbiden von der Verpackung im reinen Metall verschieden ist, obwohl es technisch richtig ist, den die Kohlenstoff-Atome die octahedral Zwischenräume eines Ende-gepackten Metallgitters einbauen.

Seit langem, wie man glaubte, waren die nichtstochiometrischen Phasen mit einer zufälligen Füllung der Zwischenräume unordentlich, jedoch ist kurze und längere Reihe, die bestellt, entdeckt worden.

Zwischenübergang-Metallkarbide

In diesen Karbiden ist das Übergang-Metallion kleiner als kritische 13:35 Uhr, und die Strukturen sind nicht zwischenräumlich, aber sind komplizierter. Vielfache stoichiometries sind zum Beispiel üblich Eisen bildet mehrere Karbide, FeC, FeC und FeC. Das am besten bekannte ist cementite, FeC, der in Stahlen anwesend ist.

Diese Karbide sind mehr reaktiv als die zwischenräumlichen Karbide, zum Beispiel die Karbide von Cr, Minnesota, Fe, Co und Ni, den alle hydrolysed durch verdünnte Säuren und manchmal durch Wasser sind, um einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen zu geben. Diese Zusammensetzungen teilen Eigenschaften sowohl mit dem trägen interstitials als auch mit den mehr reaktiven Salz ähnlichen Karbiden.

Molekulare Karbide

Metallkomplexe, die C Bruchstücke enthalten, sind weithin bekannt. Am üblichsten sind Kohlenstoff - Trauben, solcher als [AuC (PPh)]. Ähnliche Arten sind für das Metall carbonyls und die frühen Metallhalogenide bekannt. Sogar letzte Karbide, sind z.B, CRuCl (P (CH)) kristallisiert worden.

Unmögliche Karbide

Wie man

glaubt, bilden einige Metalle, wie Leitung und Dose, Karbide unter irgendwelchen Verhältnissen nicht. Dort besteht jedoch ein Mischkarbid der Titan-Dose, das ein zweidimensionaler Leiter ist. (2007 gab es zwei Berichte eines Leitungskarbids PbC anscheinend des acetylide Typs; aber diese Ansprüche müssen noch in nachgeprüften Zeitschriften veröffentlicht werden.)

Zusammenhängende Materialien

Zusätzlich zu den Karbiden bestehen andere Gruppen von zusammenhängenden Kohlenstoff-Zusammensetzungen:

• Grafit-Einschaltung setzt zusammen
• alkalisches Metall fullerides
• endohedral fullerenes, wo das Metallatom innerhalb eines fullerene Moleküls kurz zusammengefasst wird
• metallacarbohedrenes (entsprochene Autos), die Traube-Zusammensetzungen sind, die C Einheiten enthalten.
• stimmbarer nanoporous Kohlenstoff, wohin das Gaschloren von metallischen Karbiden Metallmoleküle entfernt, um ein hoch poröses, nah-reines zur dichten Energielagerung fähiges Kohlenstoff-Material zu bilden.
• Übergang-Metall carbene Komplexe.