Struktur kimia, sifat dan kegunaan silikon karbida

Silicon Carbide Crystals

Apa itu Silicon Carbide?

Dia Silicium carbide Ia adalah pepejal kovalen yang dibentuk oleh karbon dan silikon. Ia adalah kekerasan yang besar dengan nilai 9.0 hingga 10 pada skala Mohs, dan formula kimianya adalah sic, yang boleh berfikir bahawa karbon dilampirkan pada silikon oleh ikatan kovalen tiga, dengan beban positif (+) dalam Si dan beban negatif (-) dalam karbon (⁺Si≡C^-).

Sebenarnya, pautan dalam sebatian ini sama sekali berbeza. Ia ditemui pada tahun 1824 oleh ahli kimia Sweden Jön Jacob Berzelius, sambil cuba mensintesis berlian. Pada tahun 1893 saintis Perancis Henry Moissani menemui mineral yang komposisinya mengandungi karbida silikon.

Penemuan ini melakukannya semasa memeriksa sampel batu dari kawah meteorit di Canyon Diablo, EE. Uu. Dia memanggil mineral ini sebagai Moissanita. Sebaliknya, Edward Goodrich Acheson (1894) mencipta kaedah untuk mensintesis karbida silikon, bertindak balas pasir atau kuarza kesucian yang tinggi dengan kokas minyak.

Goodrich dipanggil carborundum (atau carborundi) kepada produk yang diperoleh dan diasaskan sebuah syarikat untuk menghasilkan abrasive.

Struktur kimia

Imej atas menggambarkan struktur kubik dan kristal karbida silikon. Pengaturan ini sama dengan berlian, walaupun perbezaan radio atom antara c dan Si.

Semua pautan sangat kovalen dan berarah, tidak seperti pepejal ionik dan interaksi elektrostatik mereka.

Bentuk sic tetrahedra molekul; iaitu, semua atom dikaitkan dengan empat orang lain. Unit tetrahedral ini mengikat antara satu sama lain dengan ikatan kovalen, mengamalkan struktur kristal dengan lapisan.

Ia boleh melayani anda: Ribulosa-1,5-biphosphate (RUBP): Ciri-ciri, Karbolixation

Juga, lapisan ini mempunyai pengaturan kristal mereka sendiri, iaitu tiga jenis: A, B dan C.

Iaitu, lapisan A berbeza dari b, dan yang terakhir ke c. Oleh itu, kristal SIC terdiri daripada menyusun urutan lapisan, yang berlaku fenomena yang dikenali sebagai polytipism.

Sebagai contoh, polytype padu (serupa dengan berlian) terdiri daripada lapisan ABC yang menyusun dan, oleh itu, mempunyai struktur kristal 3c.

Lain -lain penyusunan lapisan ini juga menjana struktur lain, di kalangan ahli politik rhomboédica dan heksagon ini. Malah, struktur kristal SIC akhirnya menjadi "gangguan kristal".

Struktur heksagon yang paling mudah untuk SIC, 2h (imej unggul), dibentuk sebagai hasil daripada penyusunan lapisan dengan urutan Ababa ... selepas setiap dua lapisan urutan diulang, dan dari sana ia adalah di mana nombornya 2 timbul dari.

Sifat Silicium carbide

Sifat umum

Jisim molar

40,11 g/mol

Penampilan

Berbeza dengan kaedah mendapatkan dan bahan yang digunakan. Boleh jadi: kristal kuning, hijau, hitam atau iridescent kristal.

Ketumpatan

3.16 g/cm3

Takat lebur

2830 ºC.

Indeks refraktif

2.55.

Kristal

Terdapat polimorfisme: kristal heksagon αsic dan kristal padu βsic.

Kekerasan

9 hingga 10 pada skala Mohs.

Rintangan kepada ejen kimia

Ia tahan terhadap tindakan asid dan alkali yang kuat. Di samping itu, karbida silikon secara tidak langsung.

Sifat terma

• Kekonduksian terma yang tinggi.
• Ia menyokong suhu yang besar.
• Kekonduksian terma yang tinggi.
• Pekali peleburan terma linear rendah, jadi ia menyokong suhu yang besar dengan pengembangan yang rendah.
• Tahan kejutan haba.

Boleh melayani anda: persamaan Arrhenius

Sifat mekanikal

• Rintangan tinggi terhadap mampatan.
• Lelasan dan tahan kakisan.
• Ia adalah bahan cahaya kekuatan dan rintangan yang hebat.
• Mengekalkan rintangan elastiknya pada suhu tinggi.

Sifat elektrik

Ia adalah semikonduktor yang dapat memenuhi fungsinya pada suhu tinggi dan voltan yang melampau, dengan sedikit pelesapan kuasanya ke medan elektrik.

Penggunaan Silicium carbide

Sebagai kasar

• Silicon Carbide adalah semikonduktor yang mampu menyokong suhu besar, voltan tinggi atau kecerunan medan elektrik 8 kali lebih banyak daripada silikon dapat bertahan. Oleh itu kegunaan dalam pembinaan diod, transitor, penindas dan peranti gelombang mikro yang tinggi.
• Dengan kompaun, diod pemancar cahaya (LED) dan pengesan radio pertama (1907) dihasilkan. Pada masa ini, silikon karbida telah digantikan dalam pembuatan mentol LED oleh Gallium Nitur.
• Dalam sistem elektrik, karbohidrat silikon.

Dalam bentuk seramik berstruktur

• Dalam proses yang dikenali sebagai sintering, zarah karbida silikon - serta sahabat -sahabat - dipanaskan pada suhu yang lebih rendah daripada suhu lebur campuran ini. Oleh itu, rintangan dan kekuatan objek seramik meningkat, dengan membentuk hubungan yang kuat antara zarah.
• Seramik struktur karbida silikon mempunyai pelbagai kegunaan. Ia digunakan dalam brek cakera dan dalam cengkaman kenderaan bermotor, dalam penapis zarah yang terdapat di diesel dan sebagai bahan tambahan dalam minyak untuk mengurangkan geseran.
• Kegunaan seramik struktur karbida silikon telah umum di bahagian -bahagian yang terdedah kepada suhu tinggi. Sebagai contoh, ini adalah kes tekak penyuntik roket dan penggelek relau.
• Gabungan kekonduksian terma yang tinggi, kekerasan dan kestabilan pada suhu tinggi menyebabkan komponen penukar haba dengan karbida silikon dihasilkan.
• Seramik struktur digunakan dalam penyuntik jet pasir, setem automotif pam air, galas dan dadu penyemperitan. Ia juga membentuk bahan crosol, yang digunakan dalam penemuan logam.
• Ia adalah sebahagian daripada elemen pemanasan yang digunakan dalam penemuan logam kaca dan bukan ferus, serta dalam rawatan kalori logam.

Boleh melayani anda: asid klorik (HCLO3)

Kegunaan lain

• Ia boleh digunakan dalam pengukuran suhu gas. Dalam teknik yang dikenali sebagai pyrometry, filamen karbida silikon dipanaskan dan memancarkan radiasi yang berkorelasi dengan suhu dalam julat 800-2500 ºK.
• Ia digunakan dalam loji nuklear untuk mengelakkan kebocoran bahan yang dihasilkan oleh pembelahan.
• Dalam pengeluaran keluli ia digunakan sebagai bahan bakar.