Carboneto de alumínio - Aluminium carbide

Carboneto de alumínio
Bola de célula unitária e modelo de bastão de carboneto de alumínio
Nomes
Nome IUPAC preferido
Carboneto de alumínio
Outros nomes
Carboneto de alumínio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.013.706 Edite isso no Wikidata
Número EC
Malha Alumínio + carboneto
Número ONU UN 1394
  • InChI = 1S / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3 VerificaY
    Chave: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYSA-N VerificaY
  • InChI = 1 / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3
    Chave: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYAR
  • [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [C-4]. [C-4]. [C-4]
Propriedades
Al 4 C 3
Massa molar 143,95853 g / mol
Aparência cristais hexagonais incolores (quando puros)
Odor inodoro
Densidade 2,93 g / cm 3
Ponto de fusão 2.200 ° C (3.990 ° F; 2.470 K)
Ponto de ebulição decompõe-se a 1400 ° C
reage para fazer gás natural
Estrutura
Romboédrico , hR21 , grupo espacial R 3 m, No. 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, α = 78,743 °, β = 78,743 °, γ = 60 °
Termoquímica
116,8 J / mol K
88,95 J / mol K
Entalpia
padrão de formação f H 298 )
-209 kJ / mol
-196 kJ / mol
Perigos
Pictogramas GHS GHS02: InflamávelGHS07: Nocivo
Palavra-sinal GHS Aviso
H261 , H315 , H319 , H335
P231 + 232 , P261 , P264 , P271 , P280 , P302 + 352 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P370 + 378 , P402 + 404 , P403 + 233 , P405 , P501
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O carboneto de alumínio , fórmula química Al 4 C 3 , é um carboneto de alumínio . Tem a aparência de cristais amarelos claros a marrons. É estável até 1400 ° C. Ele se decompõe na água com a produção de metano.

Estrutura

O carboneto de alumínio tem uma estrutura cristalina incomum que consiste em camadas alternadas de Al 2 C e Al 2 C 2 . Cada átomo de alumínio é coordenado com 4 átomos de carbono para dar um arranjo tetraédrico. Os átomos de carbono existem em 2 ambientes de ligação diferentes; um é um octaedro deformado de 6 átomos de Al a uma distância de 217 pm . O outro é uma estrutura bipiramidal trigonal distorcida de 4 átomos de Al em 190-194 pm e um quinto átomo de Al em 221 pm. Outros carbonetos ( nomenclatura IUPAC : metetos ) também exibem estruturas complexas.

Reações

O carboneto de alumínio é hidrolisado com evolução de metano . A reação prossegue à temperatura ambiente, mas é rapidamente acelerada pelo aquecimento.

Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al (OH) 3 + 3 CH 4

Reações semelhantes ocorrem com outros reagentes próticos:

Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4

A prensagem isostática a quente reativa (hipping) a MP40 MPa das misturas apropriadas de Ti, Al 4 C 3 grafite, por 15 horas a 1300 ° C produz amostras predominantemente monofásicas de Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 horas a 1300 ° C C produz amostras predominantemente monofásicas de Ti 2 AlC ( Carboneto de Titânio e Alumínio ).

Preparação

O carboneto de alumínio é preparado pela reação direta do alumínio e do carbono em um forno elétrico a arco .

4 Al + 3 C → Al 4 C 3

Uma reação alternativa começa com a alumina, mas é menos favorável devido à geração de monóxido de carbono .

2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO

O carboneto de silício também reage com o alumínio para produzir Al 4 C 3 . Esta conversão limita as aplicações mecânicas do SiC, pois o Al 4 C 3 é mais frágil que o SiC.

4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si

Em compósitos de matriz de alumínio reforçados com carboneto de silício, as reações químicas entre o carboneto de silício e o alumínio fundido geram uma camada de carboneto de alumínio nas partículas de carboneto de silício, o que diminui a resistência do material, embora aumente a molhabilidade das partículas de SiC. Esta tendência pode ser diminuída revestindo as partículas de carboneto de silício com um óxido ou nitreto adequado, pré-oxidação das partículas para formar um revestimento de sílica ou usando uma camada de metal sacrificial .

Um material composto de carboneto de alumínio e alumínio pode ser feito por liga mecânica, misturando pó de alumínio com partículas de grafite .

Ocorrência

Pequenas quantidades de carboneto de alumínio são uma impureza comum do carboneto de cálcio técnico . Na fabricação eletrolítica de alumínio, o carboneto de alumínio se forma como um produto de corrosão dos eletrodos de grafite.

Em compósitos com matriz de metal baseados em matriz de alumínio reforçada com carbonetos não metálicos (carboneto de silício , carboneto de boro , etc.) ou fibras de carbono , o carboneto de alumínio freqüentemente se forma como um produto indesejado. No caso da fibra de carbono, reage com a matriz de alumínio em temperaturas acima de 500 ° C; Melhor umedecimento da fibra e inibição da reação química podem ser alcançados revestindo-a com, por exemplo, boreto de titânio .

Formulários

Partículas de carboneto de alumínio finamente dispersas na matriz de alumínio diminuem a tendência do material para deformação , especialmente em combinação com partículas de carboneto de silício .

O carboneto de alumínio pode ser usado como abrasivo em ferramentas de corte de alta velocidade . Possui aproximadamente a mesma dureza do topázio .

Veja também

Referências