Преглед на кода на Карбид

{{повече източници}}
[[Файл:Kristallstruktur_Zementit.png|мини|Fe<sup>¾+</sup>: <span style="color:#1874CD; background-color:#1874CD;">__</span> C<sup>4−</sup>: <span style="color:#696969; background-color:#696969;">__</span>]]
'''Карбид''' се наричат съединенията на [[въглерод]]а с [[метал]]и и [[неметал]]и. В тесен смисъл терминът ''карбид'' се отнася до съединенията на въглерода с металите. От всички елементи само [[кислород]]ът, [[сяра]]та, [[азот]]ът, [[флуор]]ът, [[хлор]]ът и [[бром]]ът са по-електроотрицателни от въглерода и техните съединения са извън групата на карбидите. Карбидите могат да бъдат разделени на три групи: йонни, метални и ковалентни.

== Свойства ==
Карбидите са труднотопими твърди вещества, неразтворими в известните разтворители. Карбидите на бора и силиция (В<sub>4</sub>С и SiC), титановият карбид, волфрамовият карбид, циркониевият карбид, (съответно TiC, WC и ZrC) притежават висока твърдост, огнеупорност и химическа инертност. Железният карбид (още '''железен [[цементит]]''') е [[химично съединение]] задавано с формулата Fe<sub>3</sub>C (или Fe<sub>2</sub>C:Fe) и притежава [[ромбоид]]на кристална структура. По качества е твърд и чуплив. Обикновено определян като [[керамика|керамичен]] в чистата си форма, но се използва предимно в [[металургия]]та.

Йонни карбиди образуват главно елементите от I, II и III група на периодичната система. Това са безцветни вещества с кристална решетка. Под действието на водата и разредени киселини лесно [[хидролиза|хидролизират]]. В зависимост от въглеводорода, който се отделя при тяхната хидролиза, те също могат да се разделят на три групи.

Към първата група се отнасят карбиди, които могат да се разглеждат като производни на метана, напр. Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> и Ве<sub>2</sub>С:

'''Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> + 12Н<sub>2</sub>О → 4Al(OH)<sub>3</sub> + 3СН<sub>4</sub>'''

Получават се при директно взаимодействие на елементите при температура около 1500&nbsp;°C.

Към втората група йонни карбиди се отнасят тези, които могат да се разглеждат като производни на [[ацетилен]]а (етина), поради което се наричат ацетилениди:

'''СаС<sub>2</sub> + 2Н<sub>2</sub>О → Ca(OH)<sub>2</sub> + С<sub>2</sub>Н<sub>2</sub>'''

Обикновено се получават от метален [[оксид]] и въглерод при висока температура

Единственият представител на третата група йонни карбиди е [[магнезиев карбид|магнезиевият карбид]] Mg<sub>2</sub>C<sub>3</sub>. При хидролиза дава [[метилацетилен]] (1-пропин)

'''Mg<sub>2</sub>C<sub>3</sub> + 4Н<sub>2</sub>О → 2Mg(OH)<sub>2</sub> + СН<sub>3</sub>С≡СН'''

При втората група карбиди (металните), образуването е свързано с внедряването на въглеродни атоми в октаедричните празнини на решетката на метала. За да се осъществи това внедряване, трябва атомният радиус на метала да бъде достатъчно голям (над 130 pm). При такива условия решетката на метала съществено не се нарушава, в резултат на което характерните метални свойства (напр. електропроводимост) не се изменят. Нещо повече, внедряването на С-атом стабилизира кристалната решетка, което води до известно повишаване на температурата на топене и твърдостта на карбида в сравнение с чистия метал.

[[Файл:Silicon carbid - side view.jpg|мини|Силициев карбид, SiC]]

Типични ковалентни карбиди са SiC (силициев карбид) и В<sub>4</sub>С (борен карбид). Силициевият карбид е наричан още ''карборунд''. Характеризира се с голяма твърдост (около 9 по [[скала на Моос|скалата на Моос]]), висока температура на топене и химична инертност. В практиката се употребява за направа на абразивни инструменти.

Борният карбид се получава чрез редукция на В<sub>2</sub>О<sub>3</sub> с С. Аналогично на силициевия карбид има висока твърдост и също се употребява като абразивен материал.

Карбидите на алкалоземните метали се получават при взаимодействие на техните оксиди с въглища в електрична пещ:

<chem>CaO + CO2 ->[{2200 - 2500 °C}] CaC2 + CO</chem>

Карбидите на Be, Al и лантаноидите се получават при директна синтеза на елементите в електрическа пещ в инертна атмосфера. Имат състав Be<sub>2</sub>C, Al<sub>3</sub>C<sub>4</sub>, LnC<sub>2</sub>, Ln<sub>4</sub>(C<sub>2</sub>)<sub>3</sub>.

Всички тези карбиди са твърди безцветни или бледожълти кристални вещества, с изключение на Be<sub>2</sub>C, който има керемиденочервен цвят.<ref name=":2" /> Реагират буйно с водата. Карбидите на алкалните и алкалоземните метали и ''f''-елементите реагират с вода до ацетилен, и затова се наричат ацетилиди, а карбидите на Be и Al – метан, наричат се метаниди:<ref name=":2" />

<chem>CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 ^</chem>

<chem>LaC2 + 3H2O ->La(OH)3 + 1/2 H2 ^ + C2H2 ^</chem>

<chem>Al4C3 + 12H2O -> 4Al(OH)3 + 3CH4 ^</chem>

При ацетилидите в кристалната решетка има йони от вида C{{Индекси|b=2|p=2-}}, а при метанидите – C<sup>4-</sup>. Йони от втория вид се срещат само в метанидите. При Al<sub>3</sub>C<sub>4</sub> структурата е по-сложна, защото е невъзможно да се получи такова силно разделение на зарядите – (Al<sup>3+</sup>)<sub>4</sub> и (C<sup>4-</sup>)<sub>3</sub>.<ref name=":2" />

В теоритично отношение представляват интерес LaC<sub>2</sub>, YC<sub>2</sub>, TbC<sub>2</sub>, UC<sub>2</sub> и други, които са изучени добре. Те имат еднакъв стехиометричен състав с карбидите на алкалоземните метали, но проявяват метална проводимост, а алкалоземните карбиди са изолатори.<ref name=":2" /> Структурните изследвания на тези съединения с помощта на дифракция на неутрони показват, че металите запазват тривалентното си състояние. Връзката в една такава молекула се осъществява като два електрона от металния атом образуват аниона C{{Индекси|b=2|p=2-}}, който е изоелектронен на азотната молекула – C{{Индекси|b=2|p=2-}} KK(σ<sub>s</sub>)<sup>2</sup>(σ<sup>*</sup><sub>s</sub>)<sup>2</sup>(π<sub>x</sub>)<sup>2</sup>(π<sub>y</sub>)<sup>2</sup>(σ<sub>z</sub>)<sup>2</sup>(π<sup>*</sup><sub>x</sub>)<sup>0</sup>(π<sup>*</sup><sub>y</sub>)<sup>0</sup>(σ<sup>*</sup><sub>z</sub>)<sup>0</sup>.<ref name=":2" /> В йона C{{Индекси|b=2|p=2-}} има свободни антисвързващи орбитали, образуващи зоната на проводимост на кристала. В тази зона частично се делокализира третия електрон от металните атоми, който определя и проводимостта на тези съединения. За такъв вид йонна, и отчасти метална връзка в тези съединения говори и фактът, че при хидролизата им като странични продукти се отделят и C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> и C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>, които се получават при реакцията на етин с атомен водород.<ref name=":2">{{Cite book |last=Киркова |first=Елена |title=Химия на елементите и техните съединения |year=2013 |publisher=Университетско издателство „Св. Климент Охридски“ |location=София |isbn=978-954-07-3504-7 |pages=176 – 211}}</ref> Частичното запълване на антисвързващата орбитала в йона [C≡C]<sup>2-</sup> с електрон намалява порядъка на връзката и увеличава разстоянието между въглеродните атоми.

В практическо отношение от тази група карбиди представлява интерес калциевият карбид. Той се произвежда в големи количества за получаване на [[Ацетилен|етин]], необходим за химическата промишленост и за ацетиленовата горелка за загряване на метали.

Към втората група карбиди са SiC и B<sub>4</sub>C, а към третата група – карбидите на ''d-''елементите.<ref name=":2" />

== Източници ==
<references />

[[Категория:Металургия]]
[[Категория:Карбиди]]