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碳硅硼的離子型與金屬型化合物


實驗室k / 2019-03-08

離子型化合物

       電負性低的金屬或它們的氧化物與碳強熱得到離子型碳化物,CaO(s)+3C(s)=CO(g)+CaC2(s)。ⅠA及ⅡA族(Be除外)金屬的碳化物有C22-離子,其結(jié)構式為[:C≡C:j2-,此二碳離子為弱酸——乙炔的共軛堿,與水反應即產(chǎn)生乙炔,

CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)

       Be2C及Al4C則含有C4-離子,它們與水反應產(chǎn)生CH4,

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

用類似制備離子型碳化物的方法可以得到離子型硅化物和硼化物。它們與酸反應轉(zhuǎn)變?yōu)楣柰楹团鹜椋?/p>

Mg2Si(s)+4H+(aq)=2Mg2+(aq)+SiH4(g)

6MgB2+12H+(aq)=6Mg2+(aq)+B4H10+8B+H2(g)

金屬型化合物

       第ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB及Ⅷ族的d過渡元素的碳化物均為金屬型化合物,碳原子嵌在金屬原子密堆積的多面體孔穴內(nèi)。這些化合物按組成又可分為MC(TiC、ZrC、HfC…)、M2C(Mo2C、W2C)和M3C(Mn3C、Fe3C)三類。它們的導電性高、熔點也高。有的熔點甚至超過原來的金屬。如TiC、TaC、HfC的熔點在3400K以上(接近4000K),硬度大,熱膨脹系數(shù)小,導熱性好,可作高溫材料,已用作火箭的心板和火箭用的噴咀材料。用20%的HfC和80%的TaC制得的合金是已知物中熔點最高的。MC及M2C型化物除了難熔以外,還抗腐蝕,而M3C對熱和化學作用都不穩(wěn)定,能為番酸分解放出烴。

       d、f過渡金屬的硅化物如FeSi2,F(xiàn)eSi,F(xiàn)e3Si2、Mo3Si、Mo5Si3及MoSi2等屬于非整比化合物,其組成式與元素的化合價無關。其中含硅量高的耐酸,在高溫下抗氧性好。例如MoSi2不溶于一般酸,僅溶于或HF同HNO3的混合酸中,它在腐蝕性介質(zhì)中,能經(jīng)受住1873~1973K的高溫,所以它在電爐中用作加熱器。這類硅化物的硬度大,熔點高,如Ti5Si3、V5Si3、MoSi2、WSi2的熔點都在2400K左右。它們主要用作耐火材料和制耐酸合金。

       翻幾乎與所有金屬都生成金屬型化合物。它們的組成一般為M4B、M2B、MB、M3B4、MB2和MB6。如Nb3B4、Cr4B、LaB6…等。它們也是非整比化合物,組成中的硼原子數(shù)目越多,其結(jié)構越復雜。


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