סיליקון קרביד מבנה כימי, נכסים ושימושים

ה סיליקון קרביד הוא מוצק קוולנטי שנוצר על ידי פחמן וסיליקון. זה קשה מאוד עם ערך של 9.0 עד 10 בסולם מוס, ואת הנוסחה הכימית שלה הוא SiC, אשר עשוי להצביע על כך פחמן קשור לסיליקון על ידי קשר קוולנטי משולשת, עם חיוב חיובי (+ ) ב Si ו מטען שלילי (-) של פחמן (⁺SiCC^-).

למעשה, הקישורים במתחם זה שונים לחלוטין. הוא התגלה בשנת 1824 על ידי הכימאי השוודי ג'ון יון ברזליוס, בעת שניסה לסנתז יהלומים. ב- 1893 גילה המדען הצרפתי הנרי מויסאני מינרל שהרכבו מכיל קרביד סיליקון.

תגלית זו נעשתה תוך בחינת דגימות רוק ממכתש מטאוריט בקניון השטן, ארה"ב. UU הוא קרא לזה מינרל כמו moissanite. מצד שני, אדוארד גודריץ 'Acheson (1894) יצר שיטה לסנתז סיליקון קרביד, על ידי תגובה חולות או קוורץ טוהר גבוהה עם קוקה קולה נפט.

גודריץ 'בשם carborundum (או carborundium) למוצר שהושג והקים חברה לייצר abrasives.

אינדקס

• מבנה כימי
• 2 מאפיינים
  • 2.1 מאפיינים כלליים
  • 2.2 תכונות תרמיות
  • 2.3 תכונות מכניות
  • 2.4 תכונות חשמליות
• 3 שימושים
  • 3.1 כמו שוחקים
  • 3.2 בצורה של קרמיקה מובנית
  • 3.3 שימושים אחרים
• 4 הפניות

מבנה כימי

התמונה העליונה ממחישה את המבנה המעוקב והקרימי של סיליקון קרביד. הסדר זה זהה לזה של היהלום, למרות ההבדלים של רדיוס אטומי בין C לבין Si.

כל הקישורים הם קוולנטיים מאוד כיווני, בניגוד מוצקים יוניים האינטראקציות האלקטרוסטטיות שלהם.

צורות SiC מולקולרית tetrahedra; כלומר, כל האטומים קשורים לארבעה אחרים. יחידות אלה tetrahedral מחוברים יחד על ידי קשרים קוולנטיים, אימוץ מבנים גבישיים על ידי שכבות.

כמו כן, שכבות אלה יש סידורי גביש משלהם, אשר משלושה סוגים: A, B ו- C.

כלומר, כי שכבה A שונה B, וזה אחד C. לפיכך, הגביש של SiC מורכב של הערמה של רצף של שכבות, המתרחשים תופעה המכונה פוליטימיות.

לדוגמה, polytype מעוקב (דומה לזה של היהלום) מורכב ערימה של שכבות ABC, ולכן, יש מבנה גביש 3C.

ערימות אחרות של שכבות אלה גם ליצור מבנים אחרים, בין אלה polytepes rhombohedral ו משושה. למעשה, מבנים גבישיים של SiC בסופו של דבר להיות "הפרעה גבישית".

המבנה המשושה הפשוט ביותר עבור ה- SiC, ה -2 H (התמונה העליונה), נוצר כתוצאה מערימת השכבות עם רצף ABABA ... לאחר כל שתי שכבות רצף חוזר על עצמו, וכאן מגיע המספר 2.

מאפיינים

מאפיינים כלליים

מסה טוחנת

40.11 גרם / mol

מראה

משתנה עם שיטת קבלת והחומרים המשמשים. זה יכול להיות: צהוב, ירוק, כחול כהה או גבישים ססגוניים.

צפיפות

3.16 גרם / cm3

נקודת התכה

2830 מעלות צלזיוס.

מקדם השבירה

2.55.

גבישים

יש פולימורפיזם: גבישים משושים αSiC וגבישים מעוקבים βSiC.

קשיות

9 עד 10 בסולם מוס.

עמידות בפני חומרים כימיים

זה עמיד בפני פעולה של חומצות חזקות אלקליות. בנוסף, סיליקון קרביד הוא אינרטי מבחינה כימית.

תכונות תרמיות

- מוליכות תרמית גבוהה.

- עומד בטמפרטורות גבוהות.

- מוליכות תרמית גבוהה.

- מקדם התפשטות תרמית ליניארית נמוכה, התומכת בטמפרטורות גבוהות עם התרחבות נמוכה.

- עמיד בפני הלם תרמי.

תכונות מכניות

- חוזק דחיסה גבוה.

- עמיד בפני שחיקה וקורוזיה.

- זהו חומר קל משקל של כוח והתנגדות.

- שומר על עמידותו האלסטית בטמפרטורות גבוהות.

מאפיינים חשמלי

זהו מוליך למחצה שיכול למלא את תפקידיו בטמפרטורות גבוהות ומתחים קיצוניים, עם פיזור קטן של כוחו לשדה החשמלי.

שימושים

כמו שוחקים

- סיליקון קרביד הוא מוליך למחצה מסוגל לעמוד בטמפרטורות גבוהות, מתח גבוה או gradients שדה חשמלי 8 פעמים יותר מאשר סיליקון יכול לעמוד. לכן זה שימושי בבניית דיודות, מתמרים, מדכאים והתקני מיקרוגל בעלי אנרגיה גבוהה.

- דיודות פולטות אור (נוריות) וגלאי הרדיו הראשונים (1907) מיוצרים עם המתחם. נכון לעכשיו, סיליקון קרביד הוחלף בייצור של נורות LED על ידי גליום ניטריד פולט אור מ 10 עד 100 פעמים בהיר.

- במערכות חשמל, סיליקון קרביד משמש ברקים במערכות חשמל, שכן הם יכולים לווסת את ההתנגדות שלהם על ידי ויסות המתח באמצעות זה.

בצורה של קרמיקה מובנית

- בתהליך הנקרא sintering, חלקיקי סיליקון סיליקון - כמו גם אלה של החברים - מחוממים לטמפרטורה נמוכה יותר מאשר טמפרטורת ההיתוך של תערובת זו. לכן, הוא מגביר את כוחו ואת כוחו של האובייקט הקרמי, על ידי יצירת קשרים חזקים בין החלקיקים.

- קרמיקה מבניים של סיליקון קרביד יש מגוון רחב של שימושים. הם משמשים הבלמים דיסק ב מצמד של כלי רכב מנועיים, מסננים חלקיקים נוכח דיזל כתוסף בשמנים כדי להפחית את החיכוך.

- השימושים של קרמיקה סיליקון קרביד סיליקון הפכו נפוצים בחלקים חשופים לטמפרטורות גבוהות. לדוגמה, זה המקרה של הגרון של מזרקי רקטות ואת רולים של הכבשנים.

- השילוב של מוליכות תרמית גבוהה, קשיות ויציבות טמפרטורה גבוהה עושה את הרכיבים של צינורות מחליף חום עם קרביד סיליקון.

- קרמיקה מבנית משמשים sandblasting מזרקים, חותמות הרכב של משאבות מים, מיסבים שחול מת. זה גם מהווה את החומר של crucibles, המשמש את הליהוק מתכת.

- זהו חלק של גופי חימום המשמשים להיתוך של זכוכית ומתכות אל ברזליות, כמו גם טיפול בחום של מתכות.

שימושים אחרים

- זה יכול לשמש במדידת טמפרטורת הגז. בטכניקה המכונה פירומטריה נימה סיליקון קרביד מחומם פולט קרינה כי בקורלציה עם טמפרטורה בטווח של 800-2500 º.

- הוא משמש במפעלי הגרעין כדי למנוע דליפה של חומר המיוצר על ידי ביקוע.

- בייצור של פלדה הוא משמש כדלק.

הפניות

1. ניקולס ג 'רייט, Alton B. Horsfall. סיליקון קרביד: החזרתו של חבר ותיק. חומר עניינים כרך 4 מאמר 2. לאחזר ב 05 במאי 2018, מ: sigmaaldrich.com
2. ג'ון פייתפול (פברואר 2010). גבישי קרבורונדום. ב -5 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org
3. צ 'ארלס & קולווארד. פוליטיפיזם ומוסניט. מאוחסן ב 05 במאי 2018, מ: moissaniteitalia.com
4. מדענים חומרים. (2014). SiC2HstructureA. [איור] ב -5 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org
5. ויקיפדיה. (2018). סיליקון קרביד. ב -5 במאי 2018, מתוך: en.wikipedia.org
6. נבארו. (2018). סיליקון קרביד. אחזור ב 05 במאי 2018, מ: navarrosic.com
7. אוניברסיטת ברצלונה. סיליקון קרביד, SiC. מאוחסן ב 05 במאי 2018, מ: ub.edu
8. CarboSystem. (2018). סיליקון קרביד. מאחזר ב 05 במאי 2018, מ: carbosystem.com