Struttura chimica in carburo di silicio, proprietà e usi

Cristalli di carburo di silicio

Cos'è il carburo di silicio?

Lui Carburo di silicium È un solido covalente formato da carbonio e silicio. È di grande durezza con un valore da 9,0 a 10 sulla scala MOHS, e la sua formula chimica è SIC, che può pensare che il carbonio sia attaccato al silicio da un triplo legame covalente, con un carico positivo (+) e un carico negativo (-) in carbonio (⁺Simpo^-).

In realtà, i collegamenti in questo composto sono totalmente diversi. Fu scoperto nel 1824 dal chimico svedese Jön Jacob Berzelius, mentre cercava di sintetizzare i diamanti. Nel 1893 lo scienziato francese Henry Moissani scoprì un minerale la cui composizione conteneva carburo di silicio.

Questa scoperta lo ha fatto mentre esaminava campioni di roccia dal cratere di un meteorite nel Diablo Canyon, EE. Uu. Ha chiamato questo minerale come Moissanita. D'altra parte, Edward Goodrich Acheson (1894) ha creato un metodo per sintetizzare il carburo di silicio, reagendo sabbie o quarzo ad alta purezza con coca petrolifera.

Goodrich ha chiamato Carborundum (o Carborundio) al prodotto ottenuto e fondato un'azienda per produrre abrasivi.

Struttura chimica

L'immagine superiore illustra la struttura cubica e cristallina del carburo di silicio. Questa disposizione è la stessa di quella del diamante, nonostante le differenze delle radio atomiche tra C e SI.

Tutti i collegamenti sono fortemente covalenti e direzionali, a differenza dei solidi ionici e delle loro interazioni elettrostatiche.

Il tetraedra molecolare in forma SiC; Cioè, tutti gli atomi sono collegati ad altri quattro. Queste unità tetraedriche si legano tra loro da legami covalenti, adottando strutture cristalline per strati.

Può servirti: ribulosa-1,5-bifosfato (RUBP): caratteristiche, carbolixation

Inoltre, questi strati hanno le loro disposizioni cristalline, che sono di tre tipi: A, B e C.

Cioè che uno strato A sia diverso dalla B e quest'ultimo al C. Pertanto, il cristallo SiC consiste nel impilare una sequenza di strati, che si verifica il fenomeno noto come politipismo.

Ad esempio, il politipo cubico (simile a quello del diamante) è costituito da uno strato ABC e, quindi, ha una struttura cristallina 3C.

Altri impilamenti di questi strati generano anche altre strutture, tra questi politici rommoédica ed esagonale. In effetti, le strutture cristalline del SIC finiscono per essere un "disturbo cristallino".

La struttura esagonale più semplice per il SIC, la 2H (immagine superiore), si forma a seguito dello stacking degli strati con la sequenza ABABA ... dopo ogni due strati si ripete la sequenza, e da lì è dove il numero 2 nasce da.

Proprietà di Carburo di silicium

Proprietà generali

Massa molare

40,11 g/mol

Aspetto

Varia con il metodo per ottenere e i materiali utilizzati. Può essere: cristalli gialli, verdi, blu nerastri o iridescenti.

Densità

3,16 g/cm3

Punto di fusione

2830 ºC.

Indice di rifrazione

2.55.

Cristalli

C'è polimorfismo: cristalli esagonali αSic e cristalli cubici βSic.

Durezza

Da 9 a 10 sulla scala MOHS.

Resistenza agli agenti chimici

È resistente all'azione degli acidi e al forti alcali. Inoltre, il carburo di silicio è chimicamente inerte.

Proprietà termali

• Alta conduttività termica.
• Supporta grandi temperature.
• Alta conduttività termica.
• Coefficiente di dilatazione termica bassa lineare, quindi supporta grandi temperature con bassa espansione.
• Resistente agli shock termici.

Può servirti: equazione di Arrhenius

Proprietà meccaniche

• Elevata resistenza alla compressione.
• Resistente all'abrasione e alla corrosione.
• È un materiale leggero di grande resistenza e resistenza.
• Mantiene la sua resistenza elastica ad alte temperature.

Proprietà elettrico

È un semiconduttore che può svolgere le sue funzioni ad alte temperature e tensioni estreme, con poca dissipazione della sua potenza sul campo elettrico.

Usi di Carburo di silicium

Come abrasivo

• Il carburo di silicio è un semiconduttore in grado di supportare grandi temperature, gradienti di campo elevato o di campo elettrico 8 volte più di quanto si possa resistere al silicio. Pertanto l'utilità nella costruzione di diodi, transitori, soppressori e dispositivi a microonde ad alta energia.
• Con il composto, sono fabbricati diodi che emettono la luce (LED) e i rivelatori delle prime radio (1907). Attualmente, il carburo di silicio è stato sostituito nella produzione di lampadine a LED da Gallio Nitur.
• Nei sistemi elettrici, Carbure di silicio.

Sotto forma di ceramiche strutturate

• In un processo noto come sinterizzazione, le particelle di carburo di silicio - così come quelle dei compagni - sono riscaldate a una temperatura inferiore rispetto alla temperatura di fusione di questa miscela. Pertanto, la resistenza e la resistenza dell'oggetto ceramico aumentano, formando forti legami tra le particelle.
• Le ceramiche strutturali del carburo di silicio hanno avuto una vasta gamma di usi. Sono usati nei freni a disco e nelle grinfie di veicoli a motore, nei filtri delle particelle presenti nel diesel e come additivo negli oli per ridurre l'attrito.
• Gli usi della ceramica strutturale del carburo di silicio sono stati generalizzati nelle parti esposte ad alte temperature. Ad esempio, questo è il caso della gola degli iniettori dei razzi e dei rulli delle fornaci.
• La combinazione di alta conduttività termica, di durezza e stabilità ad alte temperature provoca da produrre i componenti degli scambiatori di calore con carburo di silicio.
• La ceramica strutturale viene utilizzata negli iniettori di getti di sabbia, timbri automobilistici di pompe per l'acqua, cuscinetti e dadi di estrusione. Costituisce anche il materiale dei crosol, utilizzato nella fonderia dei metalli.
• Fa parte degli elementi di riscaldamento che vengono utilizzati nella fonderia del vetro e dei metalli non ferrosi, nonché nel trattamento calorico dei metalli.

Può servirti: acido clorico (HCLO3)

Altri usi

• Può essere utilizzato nella misurazione della temperatura del gas. In una tecnica nota come pirometria, un filamento in carburo di silicio viene riscaldato ed emette una radiazione correlata alla temperatura in un intervallo di 800-2500 ºK.
• Viene utilizzato nelle centrali nucleari per evitare la perdita del materiale prodotto dalla fissione.
• Nella produzione in acciaio viene utilizzato come carburante.