Struktur kimia silikon karbida, sifat dan penggunaan

Kristal silikon karbida

Apa itu silikon karbida?

Dia Silicium carbide Ini adalah padatan kovalen yang dibentuk oleh karbon dan silikon. Ini adalah kekerasan besar dengan nilai 9,0 hingga 10 pada skala Mohs, dan formula kimianya adalah sic, yang dapat berpikir bahwa karbon melekat pada silikon dengan ikatan kovalen triple, dengan beban positif (+) di SI dan beban negatif (-) dalam karbon (⁺Si V^-).

Sebenarnya, tautan dalam senyawa ini sama sekali berbeda. Itu ditemukan pada tahun 1824 oleh ahli kimia Swedia Jön Jacob Berzelius, ketika mencoba mensintesis berlian. Pada tahun 1893 ilmuwan Prancis Henry Moissani menemukan mineral yang komposisinya mengandung silikon karbida.

Penemuan ini melakukannya saat memeriksa sampel batu dari kawah meteorit di Diablo Canyon, EE. UU. Dia menyebut mineral ini sebagai moissanita. Di sisi lain, Edward Goodrich Acheson (1894) menciptakan metode untuk mensintesis silikon karbida, bereaksi pasir atau kuarsa kemurnian tinggi dengan kokas minyak.

Goodrich disebut carborundum (atau carborundium) dengan produk yang diperoleh dan mendirikan perusahaan untuk memproduksi abrasive.

Struktur kimia

Gambar atas menggambarkan struktur kubik dan kristal silikon karbida. Pengaturan ini sama dengan berlian, terlepas dari perbedaan radio atom antara C dan SI.

Semua tautan sangat kovalen dan terarah, tidak seperti padatan ionik dan interaksi elektrostatiknya.

SIC membentuk tetrahedra molekuler; yaitu, semua atom terkait dengan empat lainnya. Unit tetrahedral ini mengikat satu sama lain dengan ikatan kovalen, mengadopsi struktur kristal berdasarkan lapisan.

Itu dapat melayani Anda: ribulosa-1,5-biphosphate (rubp): karakteristik, karbolixation

Juga, lapisan -lapisan ini memiliki pengaturan kristal sendiri, yang terdiri dari tiga jenis: A, B dan C.

Yaitu, bahwa lapisan A berbeda dari B, dan yang terakhir ke c. Dengan demikian, kristal sic terdiri dalam menumpuk urutan lapisan, terjadi fenomena yang dikenal sebagai polytipism.

Misalnya, polytype kubik (mirip dengan berlian) terdiri dari penumpukan lapisan ABC dan, oleh karena itu, memiliki struktur kristal 3C.

Penumpukan lain dari lapisan -lapisan ini juga menghasilkan struktur lain, di antara rhomboédica dan politisi heksagonal ini. Faktanya, struktur kristal SIC akhirnya menjadi "gangguan kristal".

Struktur heksagonal paling sederhana untuk SIC, 2H (gambar superior), dibentuk sebagai hasil dari penumpukan lapisan dengan urutan Ababa ... setelah setiap dua lapisan urutan diulangi, dan dari sanalah bilangan 2 muncul dari.

Sifat Silicium carbide

Properti Umum

Masa molar

40,11 g/mol

Penampilan

Bervariasi dengan metode memperoleh dan bahan yang digunakan. Bisa jadi: Kuning, hijau, berwarna biru kehitaman atau kristal berwarna -warni.

Kepadatan

3.16 g/cm3

Titik lebur

2830 ºC.

Indeks bias

2.55.

Kristal

Ada polimorfisme: kristal heksagonal αsic dan kristal kubik βSic.

Kekerasan

9 hingga 10 pada skala Mohs.

Resistensi terhadap agen kimia

Itu tahan terhadap aksi asam dan alkali yang kuat. Selain itu, silikon karbida secara kimia lembam.

Sifat termal

• Konduktivitas termal yang tinggi.
• Itu mendukung suhu besar.
• Konduktivitas termal yang tinggi.
• Koefisien pelebaran termal linier rendah, sehingga mendukung suhu besar dengan ekspansi rendah.
• Tahan guncangan termal.

Dapat melayani Anda: Persamaan Arrhenius

Peralatan mekanis

• Resistensi tinggi terhadap kompresi.
• Abrasi dan tahan korosi.
• Itu adalah bahan ringan dengan kekuatan dan ketahanan besar.
• Mempertahankan resistensi elastisnya pada suhu tinggi.

Properti listrik

Ini adalah semikonduktor yang dapat memenuhi fungsinya pada suhu tinggi dan tegangan ekstrem, dengan sedikit disipasi daya ke medan listrik.

Penggunaan Silicium carbide

Sebagai abrasif

• Silikon karbida adalah semikonduktor yang mampu mendukung suhu besar, gradien medan tegangan tinggi atau listrik 8 kali lebih banyak daripada silikon yang dapat bertahan. Oleh karena itu kegunaan dalam konstruksi dioda, transitor, penekan dan perangkat gelombang mikro energi tinggi.
• Dengan senyawa, dioda pemancar cahaya (LED) dan detektor radio pertama (1907) diproduksi. Saat ini, silikon karbida telah diganti dalam pembuatan umbi LED oleh Gallium Nitur.
• Dalam sistem listrik, karbun silikon.

Dalam bentuk keramik terstruktur

• Dalam proses yang dikenal sebagai sintering, partikel silikon karbida - serta para sahabat - dipanaskan pada suhu yang lebih rendah dari suhu leleh campuran ini. Dengan demikian, resistensi dan kekuatan objek keramik meningkat, dengan membentuk hubungan yang kuat antara partikel.
• Keramik struktural silikon karbida telah memiliki banyak kegunaan. Mereka digunakan dalam rem cakram dan dalam cengkeraman kendaraan bermotor, dalam filter partikel yang ada dalam diesel dan sebagai aditif minyak untuk mengurangi gesekan.
• Penggunaan keramik struktural silikon karbida telah digeneralisasi dalam bagian -bagian yang terpapar suhu tinggi. Misalnya, ini adalah kasus tenggorokan injektor roket dan rol tungku.
• Kombinasi konduktivitas termal tinggi, kekerasan dan stabilitas pada suhu tinggi menyebabkan komponen penukar panas dengan silikon karbida untuk diproduksi.
• Keramik struktural digunakan dalam injektor jet pasir, perangko otomotif pompa air, bantalan dan dadu ekstrusi. Ini juga merupakan bahan crosol, yang digunakan dalam pengecoran logam.
• Ini adalah bagian dari elemen pemanas yang digunakan dalam pengecoran kaca dan logam non -jimat, serta dalam perawatan kalori logam.

Dapat melayani Anda: asam klorat (hclo3)

Penggunaan lainnya

• Itu dapat digunakan dalam pengukuran suhu gas. Dalam teknik yang dikenal sebagai pirometri, filamen silikon karbida dipanaskan dan memancarkan radiasi yang berkorelasi dengan suhu dalam kisaran 800-2500 ºK.
• Ini digunakan dalam pembangkit nuklir untuk menghindari kebocoran bahan yang dihasilkan oleh fisi.
• Dalam produksi baja digunakan sebagai bahan bakar.