Aluminiumkarbid - Aluminium carbide
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| Namen | |
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Bevorzugter IUPAC-Name
Aluminiumkarbid |
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| Andere Namen
Aluminiumkarbid
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| Bezeichner | |
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3D-Modell ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA-Infokarte |
100.013.706 
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| EG-Nummer | |
| Gittergewebe | Aluminium+Karbid |
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PubChem- CID
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| UN-Nummer | UN 1394 |
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CompTox-Dashboard ( EPA )
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| Eigenschaften | |
| Al 4 C 3 | |
| Molmasse | 143,95853 g/mol |
| Aussehen | farblose (wenn rein) hexagonale Kristalle |
| Geruch | geruchlos |
| Dichte | 2,93 g / cm 3 |
| Schmelzpunkt | 2.200 °C (3.990 °F; 2.470 K) |
| Siedepunkt | zersetzt sich bei 1400 °C |
| reagiert zu Erdgas | |
| Struktur | |
| Rhomboedrisch , hR21 , Raumgruppe R 3 m, Nr. 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, α = 78,743°, β = 78,743°, γ = 60 ° | |
| Thermochemie | |
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Wärmekapazität ( C )
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116,8 J/mol K |
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Std molare
Entropie ( S |
88,95 J/mol K |
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Std
Bildungsenthalpie (Δ f H ⦵ 298 ) |
-209 kJ/mol |
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Gibbs freie Energie (Δ f G ˚)
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-196 kJ/mol |
| Gefahren | |
| GHS-Piktogramme |
 
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| GHS-Signalwort | Warnung |
| 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 | |
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Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 überprüfen ( was ist ?)
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| Infobox-Referenzen | |
Aluminiumkarbid , chemische Formel Al 4 C 3 , ist ein Karbid des Aluminiums . Es hat das Aussehen von hellgelben bis braunen Kristallen. Es ist bis 1400 °C stabil. Es zersetzt sich im Wasser unter Bildung von Methan.
Struktur
Aluminiumcarbid hat eine ungewöhnliche Kristallstruktur, die aus abwechselnden Schichten von Al 2 C und Al 2 C 2 besteht . Jedes Aluminiumatom ist an 4 Kohlenstoffatome koordiniert, um eine tetraedrische Anordnung zu ergeben. Kohlenstoffatome existieren in 2 verschiedenen Bindungsumgebungen; eines ist ein deformiertes Oktaeder aus 6 Al-Atomen im Abstand von 217 pm . Die andere ist eine verzerrt trigonal-bipyramidale Struktur von 4 Al-Atomen bei 190–194 pm und einem fünften Al-Atom bei 221 pm. Auch andere Carbide ( IUPAC- Nomenklatur: Methide ) weisen komplexe Strukturen auf.
Reaktionen
Aluminiumcarbid hydrolysiert unter Methanentwicklung . Die Reaktion läuft bei Raumtemperatur ab, wird aber durch Erhitzen schnell beschleunigt.
- Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4
Ähnliche Reaktionen treten mit anderen protischen Reagenzien auf:
- Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4
Reaktives heißisostatisches Pressen (Hipping) bei ≈40 MPa der entsprechenden Mischungen von Ti, Al 4 C 3 Graphit, für 15 Stunden bei 1300 °C ergibt überwiegend einphasige Proben von Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 Stunden bei 1300 ° C C liefert überwiegend einphasige Proben von Ti 2 AlC ( Titan-Aluminium- Karbid ).
Vorbereitung
Aluminiumcarbid wird durch direkte Reaktion von Aluminium und Kohlenstoff in einem Elektrolichtbogenofen hergestellt .
- 4 Al + 3 C → Al 4 C 3
Eine alternative Reaktion beginnt mit Aluminiumoxid, ist jedoch wegen der Bildung von Kohlenmonoxid weniger günstig .
- 2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO
Siliziumkarbid reagiert auch mit Aluminium zu Al 4 C 3 . Diese Umwandlung schränkt die mechanischen Anwendungen von SiC ein, da Al 4 C 3 spröder ist als SiC.
- 4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si
Bei mit Siliziumkarbid verstärkten Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffen erzeugen die chemischen Reaktionen zwischen Siliziumkarbid und geschmolzenem Aluminium eine Schicht aus Aluminiumkarbid auf den Siliziumkarbid-Partikeln, die die Festigkeit des Materials verringert, jedoch die Benetzbarkeit der SiC-Partikel erhöht. Diese Tendenz kann verringert werden, indem die Siliziumcarbidteilchen mit einem geeigneten Oxid oder Nitrid beschichtet werden, die Teilchen voroxidiert werden, um eine Siliziumdioxidbeschichtung zu bilden , oder indem eine Opfermetallschicht verwendet wird .
Ein Aluminium-Aluminiumcarbid-Verbundmaterial kann durch mechanisches Legieren hergestellt werden, indem Aluminiumpulver mit Graphitteilchen vermischt wird.
Auftreten
Kleine Mengen Aluminiumcarbid sind eine häufige Verunreinigung von technischem Calciumcarbid . Bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium bildet sich Aluminiumcarbid als Korrosionsprodukt der Graphitelektroden.
In Metallmatrix-Verbundwerkstoffen auf Basis einer mit Nichtmetallkarbiden ( Siliziumkarbid , Borkarbid usw.) oder Kohlefasern verstärkten Aluminiummatrix bildet sich Aluminiumkarbid oft als unerwünschtes Produkt. Im Fall von Kohlefaser reagiert es bei Temperaturen über 500 °C mit der Aluminiummatrix; Eine bessere Benetzung der Faser und Hemmung chemischer Reaktionen kann durch Beschichtung mit zB Titanborid erreicht werden .
Anwendungen
In der Aluminiummatrix fein verteilte Aluminiumcarbid-Partikel verringern die Kriechneigung des Werkstoffs , insbesondere in Kombination mit Siliziumcarbid- Partikeln.
Aluminiumcarbid kann als Schleifmittel in Hochgeschwindigkeits- Schneidwerkzeugen verwendet werden . Es hat ungefähr die gleiche Härte wie Topas .