कार्बाइड: Difference between revisions

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For सिम्बियन ओएस को लक्षित करने वाला सॉफ्टवेयर विकास उपकरण, see कार्बाइड.c++. For प्रायः मशीन टूल्स में इस्तेमाल होने वाला धात्विक यौगिक, see टंगस्टन कार्बाइड. For पश्चिम वर्जिनिया में शहर, see करबैड, वेटज़ेल जिला, पश्चिम वर्जिनिया.
टाइटेनियम कार्बाइड की जाली संरचना

रसायन शास्त्र में, कार्बाइड प्रायः कार्बन और धातु से बना यौगिक का वर्णन करता है। धातुकर्म में, कार्बाइडिंग या कार्बन व्यापन धातु के टुकड़े पर कार्बाइड कोटिंग्स बनाने की प्रक्रिया है।[1]

मध्यवर्ती / धातु कार्बाइड

टंगस्टन कार्बाइड अंत चक्की

समूह 4, 5 और 6 संक्रमण धातुओं (क्रोमियम के अपवाद के साथ) के कार्बाइड को अक्सर अंतरालीय यौगिकों के रूप में वर्णित किया जाता है।[2] इन कार्बाइड में धात्विक गुण होते हैं और ये दुर्दम्य होते हैं। कुछ क्रिस्टल दोषों के कारण उत्पन्न होने वाले विभिन्न कार्बाइड्स का गैर-स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण होने के कारण कई प्रकार के स्टोइकोमेट्री प्रदर्शित करते हैं। उनमें से कुछ, टाइटेनियम कार्बाइड और टंगस्टन कार्बाइड सहित, औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण हैं और काटने के उपकरण में धातुओं को कोट करने के लिए उपयोग किया जाता है।[3]

लंबे समय से माना जाता है कि जब धातु परमाणु त्रिज्या लगभग 135 pm से अधिक होती है कार्बन परमाणु एक बंद धातु की जाली में अष्टभुजाकार अंतराल में फिट होते हैं, [2]

  • जब धातु के परमाणु घन बंद पैकिंग, (सीसीपी) होते हैं, तो कार्बन के साथ सभी अष्टभुजाकार अंतरालों को भरने से सेंधा नमक संरचना के साथ 1: 1 स्टोइकोमेट्री प्राप्त होती है।
  • जब धातु परमाणु क्लोज-पैकिंग होते हैं। षट्कोणीय क्लोज-पैक, (एचसीपी), क्योंकि ऑक्टाहेड्रल इंटरस्टिस धातु परमाणुओं की परत के दोनों ओर एक-दूसरे के सीधे विपरीत स्थित होते हैं, इनमें से केवल एक को कार्बन से भरने से CdI2 संरचना के साथ 2:1 स्टोइकोमेट्री प्राप्त होती है।

निम्न तालिका[2][3] धातुओं और उनके कार्बाइड की वास्तविक संरचना को दर्शाता है। (N.B. वैनेडियम, नाइओबियम, टैंटलम, क्रोमियम, मोलिब्डेनम और टंगस्टन द्वारा अपनाई गई शरीर केंद्रित घन संरचना एक बंद-पैक जाली नहीं है।) संकेतन "एच / 2" ऊपर वर्णित एम2सी प्रकार की संरचना को संदर्भित करता है, जो वास्तविक संरचनाओं का केवल एक अनुमानित विवरण है। यह साधारण दृश्य कि शुद्ध धातु की जाली कार्बन परमाणुओं को "अवशोषित" करती है, को असत्य माना जा सकता है क्योंकि कार्बाइड में धातु परमाणु जाली की पैकिंग शुद्ध धातु में पैकिंग से भिन्न होती है, हालाँकि यह तकनीकी रूप से सही है कि कार्बन परमाणु एक बंद-पैक धातु की जाली के अष्टफलकीय अंतराल में फिट होते हैं।

धातु शुद्ध धातु की संरचना धातु का त्रिज्या (दोपहर) MC धातु परमाणु पैकिंग MC संरचना M2C

धातु परमाणु पैकिंग

M2C संरचना अन्य कार्बाइड
टाइटेनियम hcp 147 ccp सेंधा नमक
ज़र्कोनियम hcp 160 ccp सेंधा नमक
हेफ़नियम hcp 159 ccp सेंधा नमक
वैनेडियम bcc 134 ccp सेंधा नमक hcp h/2 V4C3
नाइओबियम bcc 146 ccp सेंधा नमक hcp h/2 Nb4C3
टैंटलम bcc 146 ccp सेंधा नमक hcp h/2 Ta4C3
क्रोमियम bcc 128 Cr23C6, Cr3C,
Cr7C3, Cr3C2
मोलिब्डेनम bcc 139 षट्कोणीय hcp h/2 Mo3C2
टंगस्टन bcc 139 षट्कोणीय hcp h/2

लंबे समय तक गैर स्टोइकोमेट्रिक चरणों को अंतरालों के यादृच्छिक भरने के साथ अव्यवस्थित माना जाता था, हालांकि छोटी और लंबी दूरी के आदेश का पता चला है।[4]

लोहा कई कार्बाइड बनाता है, Fe3C, Fe7C3 और Fe2C सबसे प्रसिद्ध सीमेंटाइट Fe3C है, जो स्टील्स में मौजूद है। ये कार्बाइड के मध्य कार्बाइड्स की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हाइड्रोकार्बन का मिश्रण देने के लिए Cr, Mn, Fe, Co और Ni के कार्बाइड सभी तनु अम्लों द्वारा और कभी-कभी पानी द्वारा हाइड्रोलाइज़ किए जाते हैं। ये यौगिक निष्क्रिय अंतरालीय और अधिक प्रतिक्रियाशील नमक जैसी कार्बाइड दोनों के साथ सुविधाओं को साझा करते हैं।[2]

माना जाता है कि कुछ धातुएं, जैसे सीसा और टिन, किसी भी परिस्थिति में कार्बाइड नहीं बनाती हैं।[5] हालांकि मिश्रित टाइटेनियम-टिन कार्बाइड मौजूद है, जो एक द्वि-आयामी कंडक्टर है।[6]

कार्बाइड का रासायनिक वर्गीकरण

कार्बाइड को प्रायः रासायनिक संबंध प्रकार द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है:

  1. नमक जैसा (आयनिक),
  2. सहसंयोजक यौगिक ,
  3. अंतरालीय यौगिक, और
  4. "मध्यवर्ती" संक्रमण धातु कार्बाइड।

उदाहरणों में सम्मिलित हैं कैल्शियम कार्बाइड (CaC2), सिलिकन कार्बाइड (SiC), टंगस्टन कार्बाइड (WC, जिसे अक्सर मशीन टूलिंग के संदर्भ में कार्बाइड कहा जाता है), और सीमेंटाइट (Fe3C),[2] प्रत्येक प्रमुख औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। आयनिक कार्बाइड का नामकरण व्यवस्थित नहीं है।

नमक की तरह/खारा/आयनिक कार्बाइड

नमक की तरह कार्बाइड अत्यधिक विद्युत-धनात्मक तत्वों से बना होता है जैसे कि क्षार धातु, क्षारीय पृथ्वी धातु, और समूह 3 धातु, जिसमें स्कैंडियम , येट्रियम और लेण्टेनियुम सम्मिलित हैं। समूह 13 से एल्युमिनियम अल्युमीनियम कार्बाइड बनाता है, लेकिन गैलियम , इंडियम और थैलियम नहीं। इन सामग्रियों में पृथक कार्बन केंद्र होते हैं, जिन्हें अक्सर मेथेनाइड्स या मेथाइड्स में "C4−" के रूप में वर्णित किया जाता है, दो-परमाणु इकाइयां, "C2−2", एसिटाइलाइड्स में, और तीन-परमाणु इकाइयां, "C4−
3", एलिलाइड्स में है।[2] पोटेशियम और ग्रेफाइट के वाष्प से तैयार ग्रेफाइट इंटरकलेशन कंपाउंड KC8, पोटेशियम और ग्रेफाइट के वाष्प और C60 के क्षार धातु डेरिवेटिव से तैयार किया गया प्रायः कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है।[7]

मिथेनाइड्स

मीथेनाइड्स कार्बाइड का एक उपसमुच्चय है जो पानी में मीथेन पैदा करने वाले पानी में विघटित होने की प्रवृत्ति से प्रतिष्ठित है। एल्युमिनियम कार्बाइड के तीन उदाहरण हैं Al
4C
3, मैग्नीशियम कार्बाइड Mg
2C[8] और बेरिलियम कार्बाइड Be
2C.

संक्रमण धातु कार्बाइड खारा कार्बाइड नहीं हैं लेकिन पानी के साथ उनकी प्रतिक्रिया बहुत धीमी है और प्रायः उपेक्षित होती है। उदाहरण के लिए, सतह के सरंध्रता के आधार पर, टाइटेनियम कार्बाइड की 5-30 परमाणु परतें हाइड्रोलाइज्ड होती हैं, जो प्रतिक्रिया की संतृप्ति के बाद परिवेशी परिस्थितियों में 5 मिनट के भीतर मीथेन का निर्माण करती हैं।[9]

ध्यान दें कि इस संदर्भ में मीथेनाइड एक तुच्छ ऐतिहासिक नाम है। IUPAC के व्यवस्थित नामकरण परंपराओं के अनुसार, NaCH3 जैसे यौगिक को "मिथेनाइड" कहा जाएगा, यद्यपि इस यौगिक को अक्सर मिथाइलसोडियम कहा जाता है।[10]

एसिटाइलाइड्स / एथिनाइड्स

कैल्शियम कार्बाइड

कई कार्बाइड को एसिटाइलाइड आयन C2–
2 का लवण माना जाता है (पेरोक्साइड के साथ सादृश्य द्वारा परकार्बाइड भी कहा जाता है), जिसमें दो कार्बन परमाणुओं के बीच एक सहसंयोजक बंधन होता है। क्षार धातुएँ, क्षारीय मृदा धातुएँ औरलैंथेनॉइड एसिटाइलाइड बनाते हैं, उदाहरण के लिए, सोडियम कार्बाइड Na2C2, कैल्शियम कार्बाइड CaC2, और LaC2।[2] लैंथेनाइड्स सूत्र M2C3 के साथ कार्बाइड (सेस्काइकार्बाइड्स, नीचे देखें) भी बनाते हैं समूह 11 की धातुएं भी एसिटाइलाइड बनाती हैं, जैसे कॉपर (आई) एसिटाइलाइड और सिल्वर एसिटाइलाइड । एक्टिनाइड्स तत्वों के कार्बाइड, जिनमें स्टोइकोमेट्री MC2 और M2C3,के नमक जैसे व्युत्पन्न के रूप में भी वर्णित किया गया है।

C-C ट्रिपल बॉन्ड की लंबाई CaC2 में दोपहर 119.2 बजे से होती है (एथेन के समान), LaC2 में दोपहर 130.3 बजे और UC2 में 134 pm यूरेनियम कार्बाइड में बंधन को LaIII के संदर्भ में वर्णित किया गया है, जिसमें अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को C2−
2,के साथ एंटीबॉन्डिंग ऑर्बिटल में स्थानांतरित किया गया है। धात्विक चालन की व्याख्या करते हुए।[2]

एलिलाइड्स

बहुपरमाणुक आयन C4−
3, जिसे कभी-कभी एलिलाइड भी कहा जाता है, Li4C3 और Mg2C3 में पाया जाता है आयन रैखिक है और CO2 के साथ आइसोइलेक्ट्रॉनिक है [2] Mg2C3 में C-C की दूरी 133.2 pm है।[11] Mg2C3 हाइड्रोलिसिस पर मिथाइलएसिटिलीन , CH3CCH, और , CH2CCH2, उत्पन्न करता है, जो पहला संकेत था कि इसमें C4−
3 सम्मिलित है।

सहसंयोजक कार्बाइड

सिलिकॉन और बोरॉन के कार्बाइड को "सहसंयोजक कार्बाइड" के रूप में वर्णित किया गया है, यद्यपि कार्बन के लगभग सभी यौगिक कुछ सहसंयोजक चरित्र प्रदर्शित करते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड के दो समान क्रिस्टलीय रूप होते हैं, जो दोनों हीरे की संरचना से संबंधित हैं।[2] दूसरी ओर,बोरॉन कार्बाइड , B4C में एक असामान्य संरचना होती है जिसमें कार्बन परमाणुओं से जुड़ी इकोसाहेड्रल बोरॉन इकाइयां सम्मिलित होती हैं। इस संबंध में बोरॉन कार्बाइड बोरॉन समृद्ध बोराइड के समान है। सिलिकॉन कार्बाइड (कार्बोरंडम के रूप में भी जाना जाता है) और बोरॉन कार्बाइड दोनों ही बहुत कठोर सामग्री और दुर्दम्य हैं। दोनों सामग्री औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। बोरॉन अन्य सहसंयोजक कार्बाइड भी बनाता है, जैसे कि B25C।

आणविक कार्बाइड

परिसर [Au6C(P Ph3)6]2+, जिसमें कार्बन-गोल्ड कोर होता है

C युक्त धातु परिसरों को धातु कार्बिडो परिसरों के रूप में जाना जाता है। सबसे सामान्य कार्बन-केंद्रित अष्टफलकीय समूह हैं, जैसे [Au6C(PΦ3)6]2+ (जहां "Φ" या "Ph" 3 डबल बॉन्ड के साथ हेक्सागोनल कार्बन रिंग का प्रतिनिधित्व करता है, एकफिनाइल समूह ) और [Fe6C(CO)6]2− इसी तरह की प्रजातियां धातु कार्बोनिल्स और प्रारंभिक धातु हलाइड्स के लिए जानी जाती हैं। कुछ टर्मिनल कार्बाइड को पृथक किया गया है, जैसे [CRuCl2{P(C6H11)3}2]।

मेटालोकार्बोहेड्रीनेस (या "मेट-कार") सामान्य सूत्र M
8C
12 के साथ स्थिर क्लस्टर हैं जहाँ M संक्रमण धातु है (Ti, Zr, V, आदि)।

संबंधित सामग्री

कार्बाइड के अलावा, संबंधित कार्बन यौगिकों के अन्य समूह मौजूद हैं[2]

  • ग्रेफाइट इंटरकलेशन यौगिक

यह भी देखें


संदर्भ

  1. ↑ Kunst, Helmut; Haase, Brigitte; Malloy, James C.; Wittel, Klaus; Nestler, Montia C.; Nicoll, Andrew R.; Erning, Ulrich; Rauscher, Gerhard (2006). "Metals, Surface Treatment". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a16_403.pub2.
  2. ↑ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. pp. 318–22. ISBN 978-0-08-022057-4.
  3. ↑ 3.0 3.1 Peter Ettmayer; Walter Lengauer (1994). "Carbides: transition metal solid state chemistry". In R. Bruce King (ed.). अकार्बनिक रसायन विज्ञान का विश्वकोश. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-93620-6.
  4. ↑ C.H. de Novion; J.P. Landesman (1985). "संक्रमण धातु कार्बाइड और नाइट्राइड में आदेश और विकार: प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक पहलू". Pure Appl. Chem. 57 (10): 1391. doi:10.1351/pac198557101391. S2CID 59467042.
  5. ↑ John Percy (1870). लेड की धातुकर्म, जिसमें डिसिवराइजेशन और कपेलेशन शामिल हैं. London: J. Murray. p. 67. Retrieved 2013-04-06.
  6. ↑ Y. C. Zhou; H. Y. Dong; B. H. Yu (2000). "इलेक्ट्रॉनिक संरचना जांच के आधार पर द्वि-आयामी टाइटेनियम टिन कार्बाइड (Ti2SnC) प्लेटों का विकास". Materials Research Innovations. 4 (1): 36–41. doi:10.1007/s100190000065. S2CID 135756713.
  7. ↑ Shriver and Atkins — Inorganic Chemistry
  8. ↑ O.O. Kurakevych; T.A. Strobel; D.Y. Kim; G.D. Cody (2013). "Mg2C का संश्लेषण: एक मैग्नीशियम मिथेनाइड". Angewandte Chemie International Edition. 52 (34): 8930–8933. doi:10.1002/anie.201303463. PMID 23824698.
  9. ↑ A. I. Avgustinik; G. V. Drozdetskaya; S. S. Ordan'yan (1967). "पानी के साथ टाइटेनियम कार्बाइड की प्रतिक्रिया". Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 6 (6): 470–473. doi:10.1007/BF00780135. S2CID 134209836.
  10. ↑ Weiss, Erwin; Corbelin, Siegfried; Cockcroft, Jeremy Karl; Fitch, Andrew Nicholas (1990). "धातु एल्काइल और एरिल यौगिकों पर, 44 मिथाइल सोडियम की तैयारी और संरचना। न्यूट्रॉन और सिंक्रोट्रॉन विवर्तन द्वारा 1.5 और 300 K पर NaCD3 पाउडर की संरचना का निर्धारण". Chemische Berichte. 123 (8): 1629–1634. doi:10.1002/cber.19901230807. ISSN 0009-2940.
  11. ↑ Fjellvag H.; Pavel K. (1992). "मैग्नीशियम सेस्काइकार्बाइड की क्रिस्टल संरचना". Inorg. Chem. 31 (15): 3260. doi:10.1021/ic00041a018.
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