Carbur d'alumini

Plantilla:Infotaula compost químic El carbur d'alumini, o tricarbur de tetraalumini, és un compost inorgànic format per cations alumini(3+), $\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{3+}$, i anions carbur, $\mathrm{C}{\phantom{A}}^{4-}$, de fórmula $\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3$ Es presenta en forma de pols o de sòlids cristal·lins que poden ser de color groc-marró o de color verd-marró.

Propietats

El carbur d'alumini presenta una densitat de 2,36 g/cm³ i el seu punt de fusió, és de 1 400 °C. Aquest compost es descompon quan es posa en contacte amb aigua calenta, així com per addició d'àcid clorhídric diluït i per addició d'àcid sulfúric concentrat. El producte de la descomposició en ambdós casos és el metà:

$$\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3+12\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶4\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$$$$\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3+12\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶4\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$$

Classificació

El carbur d'alumini forma part dels carburs iònics, que son aquells que presenten un caràcter fort de sal i es formen sobretot a partir dels elements dels grups I i II de la taula periòdica. Els elements d'aquests grups són molt electropositius i el carboni en conseqüència presenta una càrrega positiva.

Estructura

Presenta una estructura cristal·lina poc freqüent, que consta de dues capes de Al2C i Al2C2. Cada àtom d'alumini es troba en coordinació amb 4 carburs d'alumini per donar una estructura tetraèdrica. Existeixen dos àtoms de carboni en ambients d'unió diferents; per una banda un octaedre de 6 àtoms d'alumini a una distància de 217 pm. L'altre és una estructura en forma de bipiràmide trigonal distorsionada formada per 4 àtoms d'alumini a una distància de 190 a 194 pm i 5 àtoms d'alumini a una distància de 221 pm.

Obtenció

El carbur d'alumini es prepara per reacció directe entre alumini i carboni en un forn d'arc elèctric a uns 1000 °C en absència d'oxigen i nitrogen a partir de la reacció següent:

$$4\mathrm{A}\mathrm{l}+3\mathrm{C}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3$$

Una alternativa és fer reaccionar òxid d'alumini o fosfat d'alumini amb carboni, produeix monòxid de carboni. Les reaccions són:

$$2\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+9\mathrm{C}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3+6\mathrm{C}\mathrm{O}$$$$4\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+15\mathrm{C}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{P}+16\mathrm{C}\mathrm{O}$$

També por obtenir-se per reacció de l'alumini amb el monòxid de carboni a alta temperatura:

$$6\mathrm{A}\mathrm{l}+3\mathrm{C}\mathrm{O}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}{\phantom{A}}_3$$

Aparició

Podem trobar petites quantitats de carbur d'alumini com a impureses del carbur de calci.

A la fabricació electrolítica d'alumini, el carbur d'alumini es forma com a resultat de la corrosió dels elèctrodes de grafit.

En materials compostos per una matriu de metall sobre la base d'una matriu d'alumini reforçat amb carburs no metàl·lics o fibres de carboni, el carbur d'alumini es forma com a producte no desitjat. En el cas de la fibra de carboni, reacciona amb la matriu d'alumini a temperatures superiors a 500 °C. Es pot aconseguir una inhibició de la reacció química mitjançant un recobriment de borur de titani (per exemple).

Aplicacions

La seva aplicació principal és la utilització d'aquest compost als laboratoris per a l'obtenció de metà.

També pot ser utilitzat com a catalitzador o bé com a agent secant i agent reductor. Té diverses aplicacions en el sector de la metal·lúrgia, ja que pot actuar com a abrasiu en eines de tall d'alta velocitat i té aproximadament la mateixa duresa que el topazi.

Enllaços externs

• «Enciclonet - Carburo de aluminio» Plantilla:Es [Consulta: 30 desembre 2020]
• «Ecured - Carburo de aluminio» Plantilla:Es [Consulta: 30 desembre 2020]
• «Hoja informativa de sustancias peligrosas - Carburo de aluminio (PDF)» Plantilla:Es [Consulta: 30 desembre 2020]
• Plantilla:Ref-web