Krzemowa struktura chemiczna, właściwości i zastosowania

Kryształy z węglików krzemowych

Co to jest krzemowy węgliek?

On Węgliek krzemowy Jest to kowalencyjna substancja stała utworzona przez węgiel i krzem. Ma wielką twardość o wartości od 9,0 do 10 w skali MOHS, a jego wzór chemiczny jest SIC, który może myśleć, że węgiel jest przymocowany do krzemu potrójnym wiązaniem kowalencyjnym, z dodatnim obciążeniem (+) w Si oraz obciążenie ujemne (-) w węglu (⁺Sirobyc^-).

W rzeczywistości linki w tym związku są zupełnie inne. Został odkryty w 1824 roku przez szwedzkiego chemika Jön Jacob Berzelius, próbując syntetyzować diamenty. W 1893 r.

To odkrycie zrobiło to podczas badania próbek skały z krateru meteorytu w kanionie Diablo, EE. Uu. Nazwał ten minerał jako moissanita. Z drugiej strony Edward Goodrich Acheson (1894) stworzył metodę syntezy węgliku krzemu, reagowania piasków lub kwarcu o wysokiej czystości z koksu oleju.

Goodrich o nazwie Carborundum (lub Carborundium) do uzyskanego produktu i założył firmę do produkcji materiałów ściernych.

Struktura chemiczna

Górny obraz ilustruje sześcienną i krystaliczną strukturę węgla krzemu. Układ ten jest taki sam jak w przypadku diamentu, pomimo różnic radiotelefonów atomowych między C i SI.

Wszystkie ogniwa są silnie kowalencyjne i kierunkowe, w przeciwieństwie do jonowych stałych i ich interakcji elektrostatycznych.

SIC tworzą czworości molekularne; to znaczy wszystkie atomy są powiązane z czterema innymi. Te jednostki czworościenne wiążą się ze sobą przez kowalencyjne wiązania, przyjmując struktury krystaliczne przez warstwy.

Może ci służyć: rybulosa-1,5-bifosforan (RUBP): Charakterystyka, karboliksacja

Ponadto warstwy te mają własne krystaliczne ustalenia, które są trzech rodzajów: A, B i C.

To znaczy, że warstwa A różni się od B, a drugie do C. Zatem kryształ SIC polega na układaniu sekwencji warstwy, występującym zjawiskiem znanym jako politipizm.

Na przykład polityp sześcienny (podobny do diamentu) składa się z układania warstwy ABC, a zatem ma strukturę krystaliczną 3C.

Inne układanie tych warstw generuje również inne struktury, wśród tych romboédiki i heksagonalnych polityków. W rzeczywistości krystaliczne struktury SIC są „zaburzeniem krystalicznym”.

Najprostsza sześciokątna struktura dla SIC, 2H (obraz wyższy), powstaje w wyniku układania warstw z sekwencją ABABA ... po każdej warstwie sekwencja jest powtarzana, a stamtąd liczba liczba 2 powstaje z.

Właściwości Węgliek krzemowy

Ogólne właściwości

Masa cząsteczkowa

40,11 g/mol

Wygląd

Zmienia się w zależności od metody uzyskiwania i zastosowanych materiałów. Może być: żółty, zielony, czarny niebieski lub opalizujący kryształy.

Gęstość

3,16 g/cm3

Temperatura topnienia

2830 ° C.

Współczynnik załamania światła

2,55.

Kryształy

Istnieje polimorfizm: αSic heksagonalne kryształy i βSic kryształy sześcienne.

Twardość

9 do 10 w skali MOHS.

Odporność na środki chemiczne

Jest odporny na działanie kwasów i silnych alkaliów. Ponadto węglik krzemowy jest chemicznie obojętny.

Właściwości termiczne

• Wysoka przewodność cieplna.
• Obsługuje duże temperatury.
• Wysoka przewodność cieplna.
• Niski liniowy współczynnik rozszerzenia termicznego, dzięki czemu wspiera duże temperatury o niskim rozszerzeniu.
• Odporny na wstrząsy termiczne.

Może ci służyć: równanie Arrheniusa

Właściwości mechaniczne

• Wysoka odporność na kompresję.
• Ścieranie i odporność na korozję.
• Jest to lekki materiał o wielkiej wytrzymałości i odporności.
• Utrzymuje elastyczną oporność w wysokich temperaturach.

Nieruchomości elektryczny

Jest półprzewodnikiem, który może pełnić swoje funkcje w wysokich temperaturach i ekstremalnych napięciach, z niewielkim rozpraszaniem zasilania do pola elektrycznego.

Zastosowania Węgliek krzemowy

Jako ścierne

• Krzemowa węglika to półprzewodnik zdolny do wspierania dużych temperatur, wysokiego napięcia lub gradientów pola elektrycznego 8 razy więcej niż krzem można wytrzymać. Dlatego przydatność w konstrukcji diod, tranzytów, supresorów i urządzeń mikrofalowych o wysokiej energii.
• W przypadku związków wytwarzane są diody emitujące światło (LED) i detektory pierwszych radia (1907). Obecnie węglid krzemowy został zastąpiony w produkcji żarówek LED przez galut nitur.
• W układach elektrycznych węglowodany krzemowy.

W postaci strukturalnej ceramiki

• W procesie znanym jako spiekanie cząstki węglików krzemu - a także cząstki towarzyszy - są ogrzewane w niższej temperaturze niż temperatura topnienia tej mieszaniny. Zatem oporność i siła obiektu ceramicznego wzrasta, tworząc silne powiązania między cząsteczkami.
• Ceramika strukturalna węgliku krzemu miała szeroki zakres zastosowań. Są one używane w hamulcach tarczowych i w szponach pojazdów silnikowych, w filtrach cząstek obecnych w oleju napędowym i jako dodatek w olejach w celu zmniejszenia tarcia.
• Zastosowanie ceramiki strukturalnej węgliku krzemu zostały uogólnione w częściach narażonych na wysokie temperatury. Na przykład jest to przypadek gardła wtryskiwaczy rakiet i rolki pieców.
• Połączenie wysokiej przewodności cieplnej, twardości i stabilności w wysokich temperaturach powoduje wytwarzanie składników wymienników ciepła z węglikiem krzemu.
• Ceramika strukturalna jest stosowana w wtryskiwaczach dysz piaskowców, znaczkach samochodowych pomp wodnych, łożyska i kości wytłaczania. Stanowi również materiał krzyżowców, stosowany w odlewni metali.
• Jest częścią elementów grzewczych, które są stosowane w odlewni szklanych i nieżelaznych metali, a także w kalorycznym obróbce metali.

Może ci służyć: kwas chlorowy (HCLO3)

Inne zastosowania

• Może być stosowany w pomiarze temperatury gazu. W technice znanej jako pirometria krzemion węgełny jest ogrzewany i emituje promieniowanie, które koreluje z temperaturą w zakresie 800-2500 ° K.
• Jest stosowany w roślinach jądrowych, aby uniknąć wycieku materiału wytwarzanego przez rozszczepienie.
• W produkcji stali jest wykorzystywana jako paliwo.