碳化物
銅臭 / 2022-07-28
廣義地說，所有碳的二元化合物皆為碳化物。但碳與電負性較高的元素所形成的化合物，如Cx?、CO?、CS?等應(yīng)稱為鹵化物、氧化物、硫化物等，這樣與它們的性質(zhì)較為符合。碳與電正性較高的元素化合所形成的化合物才稱為碳化物，這些化合物的性質(zhì)因 所形成的鍵型不同而有很大的差別。因此， 它們可分為離子型、共價型和金屬型三類。
1.離子型碳化物
這類的碳化物有鹽類的性質(zhì)，是由第一、第二、第三族金屬所形成。它們常是透明而不導(dǎo)電的晶體，以水或酸處理，由于陰離子的水解而產(chǎn)生不同的碳氧化合物。根據(jù)水解所生碳氧化合物的不同，這類碳化物又可區(qū)別為以下主要的兩種:
(i)形成乙炔的碳化物(乙炔化物)它們可 看作是乙炔的氫為金屬所取代而生成的鹽，并含有：C：：：C：??離子。例如，堿族和銅族的化合物M?C?(M=Li、Na、K、Rb、Cs、Ou、Ag、Au);第二族金屬化合物M?:(M=Be、Ca. Sr、Ba、Zn、Cd);第三族金屬化合物 M?C?(M=AI、Ce)和MC?(M=Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm)以及 ThC?、UC?等。可注意的是平常為三價的金屬如La和四價的金屬如Th,也產(chǎn)生這類碳化物，這似表示它們二價狀態(tài)的存在。因此，它們的碳化物在水解時除產(chǎn)生乙炔而外，還有乙烯和甲烷,釷還產(chǎn)生河。因此，這些金屬與水作用從二價氧化到正常價時釋出水里的 氨，使一部分乙炔變?yōu)槠渌細浠衔铩?/span>
(ii)形成甲烷的碳化物這類化 合物可看作甲烷四個氨為金屬所取代的衍生物，例如Be?C和Al?C?。它們皆為水所分解而產(chǎn)生甲烷:
Be?C+4H?O=2Be(OH)?+CH?
Al?C?+12H?O=4AI(OH)?+3CH?
離子型碳化物制取的方法是以金屬或金屬化合物與碳一同加熱或 用乙炔處理金屬化合物(如制備Cu、Ag. Zn、Ca的碳化物)。
2.共價型碳化物
這類型的碳化物中最簡單的當(dāng)推甲烷。其他碳紙化合物也可稱作碳化物。但碳與氬化合皆形成單個分子;碳氫化合物結(jié)晶為分子晶體，這里所討論的共價型碳化物，如SiC和B?C,為原子品體,整個晶體就是一個巨大分子。
(i)碳化硅(金剛沙)SiC是將 沙和焦煤的混合物在電爐內(nèi)加熱2000°C而制得。沙和碳在1600°C時即發(fā)生作用，
SiO?+3C=SiC+2CO
但SiC晶體的形成須在1900°C以上。純碳化硅為無色品體，硬度如金剛石。它的化學(xué)反應(yīng)性很小，即在高溫，它也不受氯、氧或硫使蝕，也不與強酸作用，甚至發(fā)煙硝酸和氫氟酸的混合物也不能使蝕它。但在空氣內(nèi)為熔融的堿所分解，其反應(yīng)為
SiC+4KOH+2O?=K?SiO?+K?CO?+2H?O
在熾熱的路酸鹽內(nèi)也完全氧化。碳化硅的晶體秸構(gòu)與金剛石大致相同，將后者晶體內(nèi)半數(shù)的碳原子換以硅原子即得碳化硅晶體。
工業(yè)上制造的碳化硅由于含有雜質(zhì)為暗色。因為它有很高的硬度，故為優(yōu)良的磨蝕劑。它也用于制造耐火材料。
(ii)碳化硼B(yǎng)?C是 用硼或三氧化硼與碳加熱至2500°C而制得。碳化硼是黑色而有光澤的晶體，非常堅硬，可用于研磨金剛石。它不受氯酸鉀和硝酸的侵蝕，在1000°以下，與氯和氧的作用很慢。
3.金屬型(或間充)碳化物
第四、第五和第六分族的過渡金屬皆形成這類碳化物，MC(M=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)和M?C(M=V、Mo、W),在其中體積很小的碳原子嵌在晶格的間隙之中。這類化合物的特性是不透明，有金屬光澤和高度導(dǎo)電性。它們和相應(yīng)的氮化物樣，熔點和硬度皆高，化學(xué)性不活設(shè)。在間充碳化物內(nèi)，碳原子與金屬原子的半徑比率必定在0.59以下，故金屬原子牛徑須大于13Å,原子牛徑小于此值的過渡金屬如鉻、錳、鐵等所形成 的碳化物為Cr?C?和M?C(M= Mn、Fe、Co、Ni)。這些碳化物雖在形式上象間充碳化物，但容易與水或稀酸起作用而產(chǎn)生氫和各種的碳氫化合物，因此，它們可看作是金屬型和離子型之間的過渡型碳化物。這類碳化物可用粉狀金屬和碳混合在一起加熱到2200。左右來制取。
![1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯](images/201812/thumb_img/1103_thumb_G_1545291985569.jpg)
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