Silicium carbide chemische structuur, eigenschappen en gebruik

Silicium carbide kristallen

Wat is siliciumcarbide?

Hij Siliciumcarbide Het is een covalente vaste stof gevormd door koolstof en silicium. Het is van grote hardheid met een waarde van 9,0 tot 10 op de MOHS -schaal, en de chemische formule is SIC, die kan denken dat koolstof aan het silicium is bevestigd door een drievoudige covalente binding, met een positieve belasting (+) in de SI in de SI in de SI in de SI in de SI en een negatieve belasting (-) in koolstof (⁺Si≡C^-)).

Links in deze verbinding zijn eigenlijk totaal anders. Het werd in 1824 ontdekt door de Zweedse chemicus Jön Jacob Berzelius, terwijl hij probeerde diamanten te synthetiseren. In 1893 ontdekte de Franse wetenschapper Henry Moissani een mineraal wiens compositie siliciumcarbide bevatte.

Deze ontdekking deed het tijdens het onderzoeken van rotsmonsters van de krater van een meteoriet in de Diablo Canyon, EE. UU. Hij noemde dit mineraal als Moissanita. Aan de andere kant creëerde Edward Goodrich Acheson (1894) een methode om siliciumcarbide te synthetiseren, te reageren in zand of een hoge zuiverheidskwarts met oliekoke.

Goodrich noemde Carborundum (of Carborundium) naar het verkregen product en richtte een bedrijf op om schuurmiddelen te produceren.

Chemische structuur

Het bovenste beeld illustreert de kubieke en kristallijne structuur van siliciumcarbide. Deze opstelling is hetzelfde als die van de diamant, ondanks de verschillen van de atomaire radio's tussen C en de SI.

Alle links zijn sterk covalent en directioneel, in tegenstelling tot ionische vaste stoffen en hun elektrostatische interacties.

De SiC -vorm moleculaire tetraëderra; dat wil zeggen, alle atomen zijn gekoppeld aan vier andere. Deze tetraëdrische eenheden binden aan elkaar door covalente bindingen, waarbij kristallijne structuren door lagen worden aangenomen.

Het kan je van dienst zijn: ribulosa-1,5-biphosfaat (RUBP): kenmerken, carbolixation

Ook hebben deze lagen hun eigen kristallijne arrangementen, die van drie soorten zijn: A, B en C.

Dat wil zeggen, dat een laag A anders is dan de B, en de laatste naar de C. Aldus bestaat het SIC -kristal bij het stapelen van een laagsequentie, waardoor het fenomeen bekend staat als polytipisme.

De kubieke polytype (vergelijkbaar met die van de diamant) bestaat bijvoorbeeld uit een ABC -laag stapel en heeft daarom een ​​3C -kristallijne structuur.

Andere stapelen van deze lagen genereren ook andere structuren, onder deze Rhomboédica en zeshoekige politici. In feite worden de kristallijne structuren van de SIC uiteindelijk een "kristallijne aandoening".

De eenvoudigste zeshoekige structuur voor de SIC, de 2H (superieure afbeelding), wordt gevormd als gevolg van het stapelen van de lagen met de reeks ababa ... Na elke twee lagen wordt de reeks herhaald, en van daaruit is het waar het nummer is 2 komt voort uit.

Eigenschappen van Siliciumcarbide

Algemene eigenschappen

Molaire massa

40,11 g/mol

Verschijning

Varieert met de methode voor het verkrijgen en de gebruikte materialen. Het kan zijn: gele, groene, zwartachtige blauwe of iriserende kristallen.

Dikte

3.16 g/cm3

Smeltpunt

2830 ºC.

Brekingsindex

2.55.

Kristallen

Er is polymorfisme: αSIC -zeshoekige kristallen en βSische kubieke kristallen.

Hardheid

9 tot 10 op de mohs -schaal.

Weerstanden tegen chemische middelen

Het is resistent tegen de werking van zuren en sterke alkalisten. Bovendien is siliciumcarbide chemisch inert.

Thermische eigenschappen

• Hoge thermische geleidbaarheid.
• Het ondersteunt grote temperaturen.
• Hoge thermische geleidbaarheid.
• Lage lineaire thermische dilatatiecoëfficiënt, dus het ondersteunt grote temperaturen met lage expansie.
• Thermische schokbestendig.

Kan u van dienst zijn: Arrhenius -vergelijking

Mechanische eigenschappen

• Hoge weerstand tegen compressie.
• Slijtage en corrosiebestendig.
• Het is een licht materiaal van grote sterkte en weerstand.
• Handhaaft zijn elastische weerstand bij hoge temperaturen.

Eigenschappen elektrisch

Het is een halfgeleider die zijn functies kan vervullen bij hoge temperaturen en extreme spanningen, met weinig dissipatie van zijn vermogen naar het elektrische veld.

Gebruik van Siliciumcarbide

Als schurend

• Siliconencarbide is een halfgeleider die in staat is om grote temperaturen, hoogspanning of elektriciënten van elektrische veld te ondersteunen, 8 keer meer dan silicium kan bestand zijn. Daarom nut bij de constructie van diodes, transitors, suppressors en magnetronapparaten met hoge energie.
• Met de verbinding worden lichte emitterende diodes (LED) en de detectoren van de eerste radio's (1907) vervaardigd. Momenteel is siliciumcarbide vervangen bij de productie van LED -lampen door galliumnitur.
• In elektrische systemen, silicium carbure.

In de vorm van gestructureerd keramiek

• In een proces dat bekend staat als sinteren, worden siliciumcarbide -deeltjes - evenals die van de metgezellen - bij een lagere temperatuur verwarmd dan de smelttemperatuur van dit mengsel. Aldus neemt de weerstand en sterkte van het keramische object toe, door sterke verbanden tussen de deeltjes te vormen.
• Het structurele keramiek van siliciumcarbide heeft een uitgebreid bereik van toepassingen gehad. Ze worden gebruikt in schijfremmen en in de koppelingen van motorvoertuigen, in deeltjesfilters aanwezig in diesel en als een additief in oliën om wrijving te verminderen.
• Het gebruik van het structurele keramiek van siliciumcarbide is gegeneraliseerd in de delen die zijn blootgesteld aan hoge temperaturen. Dit is bijvoorbeeld het geval van de keel van de injectoren van de raketten en de rollen van de ovens.
• De combinatie van hoge thermische geleidbaarheid, van hardheid en stabiliteit bij hoge temperaturen zorgt ervoor dat de componenten van warmtewisselaars met siliciumcarbide worden vervaardigd.
• Structureel keramiek wordt gebruikt in de injectoren van zandstralen, automotive postzegels van waterpompen, lagers en extrusiedice. Het vormt ook het materiaal van de Crosols, gebruikt in de gieterij van metalen.
• Het maakt deel uit van de verwarmingselementen die worden gebruikt bij de gieterij van glas en niet -ferrometalen, evenals bij de calorische behandeling van metalen.

Kan u van dienst zijn: chloorzuur (HCLO3)

Andere gebruiken

• Het kan worden gebruikt bij de meting van de gastemperatuur. In een techniek die bekend staat als pyrometrie, wordt een siliciumcarbidefilament verwarmd en straalt een straling uit die correleert met de temperatuur in een bereik van 800-2500 ºK.
• Het wordt gebruikt in kerncentrales om de lekkage van het materiaal geproduceerd door splijting te voorkomen.
• In staalproductie wordt het gebruikt als brandstof.