El carburo de aluminio , fórmula química Al 4 C 3 , es un carburo de aluminio . Tiene la apariencia de cristales de color amarillo pálido a marrón. Es estable hasta 1400 ° C. Se descompone en agua con la producción de metano.
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Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Carburo de aluminio | |
Otros nombres Carburo de aluminio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.706 ![]() |
Número CE |
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Malla | Aluminio + carburo |
PubChem CID | |
un numero | ONU 1394 |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
Al 4 C 3 | |
Masa molar | 143,95853 g / mol |
Apariencia | cristales hexagonales incoloros (cuando son puros) [1] |
Olor | inodoro |
Densidad | 2,93 g / cm 3 [1] |
Punto de fusion | 2.200 ° C (3.990 ° F; 2.470 K) |
Punto de ebullición | se descompone a 1400 ° C [2] |
reacciona para producir gas natural | |
Estructura | |
Romboédrica , HR21 , grupo espacial R 3 m, No. 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, α = 78.743 °, β = 78.743 °, γ = 60 ° [2] | |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 116,8 J / mol K |
Entropía molar estándar ( S | 88,95 J / mol K |
-209 kJ / mol | |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚) | -196 kJ / mol |
Peligros | |
Pictogramas GHS | ![]() ![]() |
Palabra de señal GHS | Advertencia |
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 | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
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Referencias de Infobox | |
Estructura
El carburo de aluminio tiene una estructura cristalina inusual que consiste en capas alternas de Al 2 C y Al 2 C 2 . Cada átomo de aluminio está coordinado con 4 átomos de carbono para dar una disposición tetraédrica. Los átomos de carbono existen en 2 entornos de unión diferentes; uno es un octaedro deformado de 6 átomos de Al a una distancia de 217 pm . La otra es una estructura bipiramidal trigonal distorsionada de 4 átomos de Al a 190-194 pm y un quinto átomo de Al a las 221 pm. [3] [4] Otros carburos ( nomenclatura IUPAC : meturos ) también exhiben estructuras complejas.
Reacciones
El carburo de aluminio se hidroliza con desprendimiento de metano . La reacción transcurre a temperatura ambiente pero se acelera rápidamente por calentamiento. [5]
- Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al (OH) 3 + 3 CH 4
Se producen reacciones similares con otros reactivos próticos: [1]
- Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4
El prensado isostático en caliente reactivo (hipping) a ≈40 MPa de las mezclas apropiadas de grafito de Ti, Al 4 C 3 , durante 15 horas a 1300 ° C produce predominantemente muestras monofásicas de Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 horas a 1300 ° C C produce predominantemente muestras monofásicas de Ti 2 AlC ( carburo de titanio y aluminio ). [6]
Preparación
El carburo de aluminio se prepara por reacción directa de aluminio y carbono en un horno de arco eléctrico . [3]
- 4 Al + 3 C → Al 4 C 3
Una reacción alternativa comienza con alúmina, pero es menos favorable debido a la generación de monóxido de carbono .
- 2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO
El carburo de silicio también reacciona con el aluminio para producir Al 4 C 3 . Esta conversión limita las aplicaciones mecánicas del SiC, porque el Al 4 C 3 es más frágil que el SiC. [7]
- 4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si
En los compuestos de matriz de aluminio reforzados con carburo de silicio, las reacciones químicas entre el carburo de silicio y el aluminio fundido generan una capa de carburo de aluminio sobre las partículas de carburo de silicio, lo que disminuye la resistencia del material, aunque aumenta la humectabilidad de las partículas de SiC. [8] Esta tendencia se puede reducir revistiendo las partículas de carburo de silicio con un óxido o nitruro adecuado, preoxidando las partículas para formar un revestimiento de sílice o usando una capa de metal de sacrificio . [9]
Se puede fabricar un material compuesto de carburo de aluminio-aluminio mediante aleación mecánica, mezclando polvo de aluminio con partículas de grafito .
Ocurrencia
Pequeñas cantidades de carburo de aluminio son una impureza común del carburo de calcio técnico . En la fabricación electrolítica de aluminio, el carburo de aluminio se forma como producto de corrosión de los electrodos de grafito. [10]
En los compuestos de matriz metálica basados en una matriz de aluminio reforzada con carburos no metálicos ( carburo de silicio , carburo de boro , etc.) o fibras de carbono , el carburo de aluminio a menudo se forma como un producto no deseado. En el caso de la fibra de carbono, reacciona con la matriz de aluminio a temperaturas superiores a 500 ° C; se puede lograr una mejor humectación de la fibra y la inhibición de la reacción química revistiéndola, por ejemplo, con boruro de titanio . [ cita requerida ]
Aplicaciones
Las partículas de carburo de aluminio finamente dispersas en la matriz de aluminio reducen la tendencia del material a deslizarse , especialmente en combinación con partículas de carburo de silicio . [11]
El carburo de aluminio se puede utilizar como abrasivo en herramientas de corte de alta velocidad . [12] Tiene aproximadamente la misma dureza que el topacio . [13]
Ver también
- Lista de compuestos con número de carbono 1
Referencias
- ↑ a b c Mary Eagleson (1994). Química de enciclopedia concisa . Walter de Gruyter. pag. 52 . ISBN 978-3-11-011451-5.
- ^ a b Gesing, TM; Jeitschko, W. (1995). "La estructura cristalina y las propiedades químicas de U2Al3C4 y el refinamiento de la estructura de Al4C3". 50 . Zeitschrift für Naturforschung B, Revista de ciencias químicas : 196–200. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ a b Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . pag. 297. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Solozhenko, Vladimir L .; Kurakevych, Oleksandr O. (2005). "Ecuación de estado del carburo de aluminio Al4C3". Comunicaciones de estado sólido . 133 (6): 385–388. doi : 10.1016 / j.ssc.2004.11.030 . ISSN 0038-1098 .
- ^ análisis inorgánico cualitativo . Archivo CUP. 1954. p. 102.
- ^ Barsoum, MW; El-Raghy, T .; Ali, M. (30 de junio de 1999). "Procesamiento y caracterización de Ti2AlC, Ti2AlN y Ti2AlC0.5N0.5". Springer . 31 (7): 1857–1865. doi : 10.1007 / s11661-006-0243-3 .
- ^ Deborah DL Chung (2010). Materiales compuestos: materiales funcionales para tecnologías modernas . Saltador. pag. 315. ISBN 978-1-84882-830-8.
- ^ Urena; Salazar, Gómez De; Gil; Escalera; Baldonedo (1999). "Estudio de microscopía electrónica de barrido y transmisión de los cambios microestructurales que ocurren en compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de SiC durante la fundición y soldadura: reacciones de interfaz". Revista de microscopía . 196 (2): 124-136. doi : 10.1046 / j.1365-2818.1999.00610.x . PMID 10540265 .
- ^ Guillermo Requena. "A359 / SiC / xxp: Aleación de Al A359 reforzada con partículas de SiC de forma irregular" . Compuestos de matriz metálica MMC-ASSESS. Archivado desde el original el 15 de agosto de 2007 . Consultado el 7 de octubre de 2007 .
- ^ Jomar Thonstad; et al. (2001). Electrólisis de aluminio: fundamentos del proceso Hall-Héroult 3ª ed . Aluminio-Verlag. pag. 314. ISBN 978-3-87017-270-1.
- ^ SJ Zhu; LM Peng; Q. Zhou; ZY Ma; K. Kucharova; J. Cadek (1998). "Comportamiento de fluencia del aluminio reforzado por finas partículas de carburo de aluminio y reforzado por partículas de carburo de silicio DS Al-SiC / Al4C3composites" . Acta Technica CSAV (5): 435–455. Archivado desde el original (resumen) el 22 de febrero de 2005.
- ^ Jonathan James Saveker y col. "Herramienta de corte de alta velocidad" Patente de EE. UU . 6.033.789 , Fecha de emisión: 7 de marzo de 2000
- ^ E. Pietsch, ed .: "Gmelins Hanbuch der anorganischen Chemie: Aluminio, Teil A", Verlag Chemie, Berlín, 1934-1935.