Carburo de aluminio - Aluminium carbide

Carburo de aluminio
Modelo de bola y barra de celda unitaria de carburo de aluminio
Nombres
Nombre IUPAC preferido
Carburo de aluminio
Otros nombres
Carburo de aluminio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.013.706 Edita esto en Wikidata
Número CE
Malla Aluminio + carburo
un numero ONU 1394
  • InChI = 1S / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3 chequeY
    Clave: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYSA-N chequeY
  • InChI = 1 / 3C.4Al / q3 * -4; 4 * + 3
    Clave: TWHBEKGYWPPYQL-UHFFFAOYAR
  • [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [Al + 3]. [C-4]. [C-4]. [C-4]
Propiedades
Al 4 C 3
Masa molar 143,95853 g / mol
Apariencia cristales hexagonales incoloros (cuando son puros)
Olor inodoro
Densidad 2,93 g / cm 3
Punto de fusion 2.200 ° C (3.990 ° F; 2.470 K)
Punto de ebullición se descompone a 1400 ° C
reacciona para producir gas natural
Estructura
Romboédrica , 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
Entalpía
estándar de formación f H 298 )
-209 kJ / mol
-196 kJ / mol
Peligros
Pictogramas GHS GHS02: InflamableGHS07: Nocivo
Palabra de señal GHS Advertencia
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
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?) chequeY☒norte
Referencias de Infobox

El carburo de aluminio , fórmula química Al 4 C 3 , es un carburo de aluminio . Tiene la apariencia de cristales de color amarillo pálido a marrón. Es estable hasta 1400 ° C. Se descompone en agua con la producción de metano.

Estructura

El carburo de aluminio tiene una estructura cristalina inusual que consiste en capas alternas de Al 2 C y Al 2 C 2 . Cada átomo de aluminio está coordinado con 4 átomos de carbono para dar una disposición tetraédrica. Los átomos de carbono existen en 2 entornos de unión diferentes; uno es un octaedro deformado de 6 átomos de Al a una distancia de 217 pm . El otro es una estructura bipiramidal trigonal distorsionada de 4 átomos de Al a 190-194 pm y un quinto átomo de Al a las 221 pm. Otros carburos ( nomenclatura IUPAC : meturos ) también exhiben estructuras complejas.

Reacciones

El carburo de aluminio se hidroliza con desprendimiento de metano . La reacción transcurre a temperatura ambiente pero se acelera rápidamente por calentamiento.

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

Se producen reacciones similares con otros reactivos próticos:

Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4

El prensado isostático en caliente reactivo (hipping) a ≈40 MPa de las mezclas apropiadas de grafito Ti, Al 4 C 3 , durante 15 horas a 1300 ° C produce predominantemente muestras monofásicas de Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 horas a 1300 ° C produce predominantemente muestras monofásicas de Ti 2 AlC ( carburo de titanio y aluminio ).

Preparación

El carburo de aluminio se prepara por reacción directa de aluminio y carbono en un horno de arco eléctrico .

4 Al + 3 C → Al 4 C 3

Una reacción alternativa comienza con alúmina, pero es menos favorable debido a la generación de monóxido de carbono .

2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO

El carburo de silicio también reacciona con el aluminio para producir Al 4 C 3 . Esta conversión limita las aplicaciones mecánicas del SiC, porque el Al 4 C 3 es más frágil que el SiC.

4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si

En los compuestos de matriz de aluminio reforzados con carburo de silicio, las reacciones químicas entre el carburo de silicio y el aluminio fundido generan una capa de carburo de aluminio sobre las partículas de carburo de silicio, lo que disminuye la resistencia del material, aunque aumenta la humectabilidad de las partículas de SiC. Esta tendencia se puede reducir revistiendo las partículas de carburo de silicio con un óxido o nitruro adecuado, preoxidando las partículas para formar un revestimiento de sílice o usando una capa de metal de sacrificio .

Se puede fabricar un material compuesto de carburo de aluminio-aluminio mediante aleación mecánica, mezclando polvo de aluminio con partículas de grafito .

Ocurrencia

Pequeñas cantidades de carburo de aluminio son una impureza común del carburo de calcio técnico . En la fabricación electrolítica de aluminio, el carburo de aluminio se forma como producto de corrosión de los electrodos de grafito.

En los compuestos de matriz metálica basados ​​en una matriz de aluminio reforzada con carburos no metálicos ( carburo de silicio , carburo de boro , etc.) o fibras de carbono , el carburo de aluminio a menudo se forma como un producto no deseado. En el caso de la fibra de carbono, reacciona con la matriz de aluminio a temperaturas superiores a 500 ° C; se puede lograr una mejor humectación de la fibra y la inhibición de la reacción química revistiéndola, por ejemplo, con boruro de titanio .

Aplicaciones

Las partículas de carburo de aluminio finamente dispersas en la matriz de aluminio reducen la tendencia del material a la fluencia , especialmente en combinación con partículas de carburo de silicio .

El carburo de aluminio se puede utilizar como abrasivo en herramientas de corte de alta velocidad . Tiene aproximadamente la misma dureza que el topacio .

Ver también

Referencias