Silisyum Karbürün Kimyasal Yapısı, Özellikleri ve Kullanım Alanları

silisyum karbür karbon ve silikondan oluşan kovalent bir katıdır. Mohs skalasında 9,0 ila 10 değerinde büyük sertliğe sahiptir ve kimyasal formülü SiC'dir, bu karbonun üç kat kovalent bir bağ ile pozitif yükü (+) ile silisyuma bağlı olduğunu önerebilir (+ ) Si'de ve karbonda negatif yük (-)⁺Si≡C^-).

Aslında bu bileşikteki bağlantılar tamamen farklı. 1824 yılında elmas sentezlemeye çalışırken İsveçli kimyager Jön Jacob Berzelius tarafından keşfedildi. 1893 yılında Fransız bilim adamı Henry Moissani, bileşimi silisyum karbür içeren bir mineral keşfetti..

Bu keşif, ABD'nin Şeytan Kanyonu'ndaki bir göktaşı kraterinden kaya örnekleri incelenirken yapıldı. UU. Bu minerali mozanit olarak adlandırdı. Öte yandan, Edward Goodrich Acheson (1894), kumları veya yüksek saflıktaki kuvarsı petrol kokuyla reaksiyona sokarak silikon karbür sentezi için bir yöntem yarattı..

Goodrich, carborundum (veya carborundium) olarak adlandırılan ürünü elde etti ve aşındırıcılar üretmek için bir şirket kurdu..

indeks

• 1 Kimyasal yapı
• 2 Özellikler
  • 2.1 Genel özellikler
  • 2.2 Isıl özellikler
  • 2.3 Mekanik özellikler
  • 2.4 Elektriksel özellikler
• 3 Kullanım
  • 3.1 Aşındırıcı olarak
  • 3.2 Yapısal seramik formunda
  • 3.3 Diğer kullanımlar
• 4 Kaynakça

Kimyasal yapısı

Üstteki resim silisyum karbürün kübik ve kristal yapısını göstermektedir. Bu düzenleme, C ve Si arasındaki atom yarıçapı farklılıklarına rağmen, elmasın aynısıdır.

İyonik katıların ve elektrostatik etkileşimlerinin aksine, bütün bağlantılar kovalent ve yönsüzdür.

SiC moleküler tetrahedra oluşturur; yani, tüm atomlar dört diğerine bağlanır. Bu tetrahedral üniteler kovalent bağlarla birleştirilerek, kristal yapıların katmanlar halinde benimsenmesi.

Ayrıca, bu katmanların üç türden kendi kristal düzenlemeleri vardır: A, B ve C.

Başka bir deyişle, bir A katının B'den ve bunun da C'den farklı olduğunu söyleyelim. Böylece, SiC'nin kristali siyasetçilik olarak bilinen olguyu ortaya çıkaran bir dizi katmanın istiflenmesinden oluşur..

Örneğin, kübik polytip (elmasınkine benzer) bir ABC katmanı yığınından oluşur ve bu nedenle, 3C kristal yapısına sahiptir..

Bu katmanların diğer yığınları, bu eşkenar dörtgen ve altıgen poliproplar arasında başka yapılar da oluşturur. Aslında, SiC'nin kristalli yapıları "kristalli bir bozukluk" olarak sonuçlanır.

SiC için en basit altıgen yapı olan 2H (üst görüntü), ABABA dizisine sahip katmanların istiflenmesi sonucunda oluşturulmuştur ... Her iki tabakadan sonra dizilim tekrarlanır ve bu, 2 sayısının geldiği yer.

özellikleri

Genel özellikler

Molar kütle

40.11 g / mol

görünüm

Elde etme yöntemine ve kullanılan malzemelere göre değişir. Olabilir: sarı, yeşil, siyahımsı mavi veya yanardöner kristaller.

yoğunluk

3.16 g / cm3

Erime noktası

2830 ºC.

Kırılma indeksi

2.55.

kristaller

Polimorfizm var: αSiC altıgen kristaller ve βSiC kübik kristaller.

sertlik

Mohs ölçeğinde 9 ila 10.

Kimyasal maddelere karşı direnç

Güçlü asitlerin ve bazların etkisine karşı dayanıklıdır. Ek olarak, silisyum karbür kimyasal olarak etkisizdir.

Termal özellikleri

- Yüksek termal iletkenlik.

- Mükemmel sıcaklıklara dayanabilir.

- Yüksek termal iletkenlik.

- Düşük genleşmeyle birlikte yüksek sıcaklıkları destekleyen düşük lineer termal genleşme katsayısı.

- Termal şoka dayanıklı.

Mekanik özellikleri

- Yüksek basınç dayanımı.

- Aşınmaya ve korozyona karşı dayanıklı.

- Yüksek mukavemet ve dayanıma sahip hafif bir malzemedir..

- Yüksek sıcaklıklarda elastik direncini korur.

özellikleri güç

Yüksek sıcaklıklarda ve aşırı voltajlarda işlevlerini yerine getirebilen yarı iletkendir, gücünün elektrik alana yayılması çok azdır..

uygulamaları

Aşındırıcı olarak

- Silisyum karbür, silikonun dayanabileceğinden 8 kat daha fazla yüksek sıcaklıklara, yüksek voltaja veya elektrik alan gradyanlarına dayanabilen bir yarı iletkendir. Bu nedenle diyot, dönüştürücü, baskılayıcı ve yüksek enerjili mikrodalga cihazların yapımında kullanışlıdır..

- Işık yayan diyotlar (LED'ler) ve ilk radyoların (1907) detektörleri bileşik ile üretilir. Şu anda, LED ampullerin üretiminde, 10 ila 100 kat daha parlak bir ışık yayan galyum nitrür ile silikon karbür değiştirildi..

- Elektrik sistemlerinde, silisyum karbür, elektrik güç sistemlerinde paratoner olarak kullanılır, çünkü voltajı bu şekilde düzenleyerek dirençlerini düzenleyebilirler..

Yapısal seramik şeklinde

- Sinterleme olarak bilinen bir işlemde, silisyum karbür partikülleri - ve bunun yandaşları - bu karışımın erime sıcaklığından daha düşük bir sıcaklığa ısıtılır. Böylece, parçacıklar arasında güçlü bağlar oluşturarak, seramik nesnenin gücünü ve gücünü arttırır..

- Silisyum karbürün yapısal seramikleri geniş bir kullanım alanına sahiptir. Disk frenlerde ve motorlu taşıtların kavramalarında, dizelde bulunan partikül filtrelerinde ve sürtünmeyi azaltmak için yağlarda katkı maddesi olarak kullanılırlar..

- Silisyum karbür yapısal seramiklerin kullanımı, yüksek sıcaklıklara maruz kalan kısımlarda yaygınlaşmıştır. Örneğin, bu roket enjektörlerinin boğazındaki ve fırınların silindirlerindeki durumdur..

- Yüksek termal iletkenlik, sertlik ve yüksek sıcaklık stabilitesinin kombinasyonu, ısı eşanjör borularının silikon karbid bileşenlerini yapar.

- Yapısal seramikler kumlama enjektörlerinde, su pompası otomotiv contalarında, rulmanlarda ve ekstrüzyon kalıplarında kullanılır. Aynı zamanda metal dökümde kullanılan pota malzemelerini oluşturur..

- Cam ve demir dışı metallerin erimesinde ve metallerin ısıl işleminde kullanılan ısıtma elemanlarının bir parçasıdır.

Diğer kullanımlar

- Gaz sıcaklığı ölçümünde kullanılabilir. Pirometri olarak bilinen bir teknikte bir silisyum karbür filament ısıtılır ve 800-2500 ºK aralığında sıcaklıkla ilişkili radyasyon yayar.

- Nükleer santrallerde fisyon tarafından üretilen malzeme sızıntısını önlemek için kullanılır.

- Çelik üretiminde yakıt olarak kullanılır.

referanslar

1. Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. Silisyum Karbür: Eski Bir Arkadaşın Dönüşü. Materyal Meseleleri Cilt 4 Madde 2. 05 Mayıs 2018 tarihinde, nereden alındı: sigmaaldrich.com
2. John Faithfull (Şubat 2010). Carborundum kristalleri. Commons.wikimedia.org adresinden 5 Mayıs 2018 tarihinde alındı.
3. Charles ve Colvard. Politipizm ve Mozanit. Moisaniteitalia.com sitesinden 05 Mayıs 2018 tarihinde alındı
4. Materialscientist. (2014). SiC2HstructureA. [Şekil]. Commons.wikimedia.org adresinden 5 Mayıs 2018 tarihinde alındı.
5. Vikipedi. (2018). Silisyum karbür. 5 Mayıs 2018’de, en.wikipedia.org adresinden alındı.
6. Navarro SiC. (2018). Silisyum karbür. 05 Mayıs 2018’de, navarrosic.com adresinden alındı
7. Barselona Üniversitesi Silisyum karbür, SiC. 05 Mayıs 2018'de alınan: ub.edu
8. Carbosystem. (2018). Silisyum karbür. 05 Mayıs 2018 tarihinde, şu kaynaktan alındı: carbosystem.com