Carbur

Carbur de calci

Els carburs són composts binaris que es formen a partir de la unió entre el carboni i un element químic d'electronegativitat semblant o menor.

Síntesi

La síntesi dels carburs es realitza generalment a partir de carboni elemental amb l'element, l'òxid o el seu carbonat a elevades temperatures en una reacció en sòlid. Així el carbur de calci (el carbur més conegut) hom el pot obtenir a partir de carbonat de calci, que és inestable a altes temperatures i es transforma en òxid de calci perdent una molècula de diòxid de carboni, i posterior reacció de l'òxid de calci amb carbó de coc a temperatures d'entre 2000 i 2500 °C.

$$CaC{O}_3⟶CaO+C{O}_2$$

$$CaO+3C⟶Ca{C}_2+CO$$

Tipus

No són considerats carburs, per convenció, els hidrurs de carboni o hidrocarburs. La resta es divideixen en tres tipus:

Carburs iònics

Espeleòleg amb una làmpada de carbur de calci

Els carburs iònics tenen un caràcter fort de sal i es formen sobretot a partir dels elements dels grups 1 i 2 de la taula periòdica, això és, alcalins i alcalinoterris. Tots aquests elements són molt electropositius i el carboni té per tant una càrrega negativa.

Exemples típics són el carbur de liti ($L{i}_{4}C$), el carbur de beril·li ($B{e}_{2}C$), el carbur de magnesi ($M{g}_{2}C$), el ja esmentat carbur de calci ($Ca{C}_2$), el carbur d'alumini ($A{l}_4{C}_3$) i el carbur de ferro ($F{e}_{3}C$) conegut com a cementita.

Uns contenen l'anió $C^{4-}$ (el d'alumini $A{l}_4{C}_3$, el de beril·li $B{e}_{2}C$) i alliberen metà per hidròlisi:

$$B{e}_{2}C+2H_{2}O⟶2BeO+C{H}_4$$

Altres contenen l'anió $C^{2-}$ i alliberen acetilè, i llur estructura i llur comportament són els d'un acetilur:

$$Ca{C}_2+2H_{2}O⟶Ca(OH{)}_2+C_2{H}_2$$

D'altres, encara, contenen l'anió $C_3^{4-}$ i desprenen propí (per exemple, el de magnesi $M{g}_2{C}_3$)

Carburs covalents

carbur de silici

Els carburs covalents es formen entre el carboni i elements amb aproximadament la mateixa electronegativitat. Els exemples més importants d'aquest grup són el carbur de silici o (nom comercial: carborúndum) ($SiC$) amb estructura de diamant i una duresa en l'escala de Mohs d'entre 9 i 9,5 i el carbur de bor ($B_4{C}_4$).

Aquestes substàncies solen ser molt dures degudes als enllaços covalents formats en les tres dimensions. S'utilitzen, per exemple, com materials abrasius o com recobriments en peces que han de resistir abrasions mecàniques. El carbur de silici s'usa també com a suport per catalitzador és causa de la seva alta resistència i bona conductivitat tèrmica.

Carburs intersticials

Estructura cristal·lina del carbur de titani

Els carburs intersticials estan formats per metalls de transició, especialment dels grups 4, 5 i 6, i són composts de punt de fusió molt elevat (de 3 000 a 4 800 °C), d'una gran duresa (la majoria entre 9 i 10 de l'escala de Mohs) i de conductivitat elèctrica de tipus metàl·lica; tenen estructures amb els àtoms de carboni disposats en els buits octaèdrics dels reticles metàl·lics sense que aquests siguin alterats si el radi atòmic del metall és igual o superior a 1,3 Å, com succeeix en els carburs de Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo o W; per contra, el reticle sofreix distorsions en els carburs de Cr, Mn, Fe, Ni i Co, metalls de radi atòmic lleugerament menor, la qual cosa els fa atacables pels àcids diluïts, donen barreges d'hidrocarburs i d'hidrogen.

Vegeu també

• Acetilur
• Nitrur