- التركيب الكيميائي
- الخصائص
- الخصائص العامة
- الكتلة المولية
- مظهر خارجي
- كثافة
- نقطة الانصهار
- معامل الانكسار
- بلورات
- صلابة
- مقاومة العوامل الكيميائية
- الخصائص الحرارية
- الخواص الميكانيكية
- الخصائص
- التطبيقات
- كمادة كاشطة
- على شكل سيراميك منظم
- استخدامات اخرى
- المراجع
و كربيد السيليكون هو التساهمية الصلبة تتكون من الكربون والسيليكون. إنه صعب للغاية بقيمة 9.0 إلى 10 على مقياس موس ، وصيغته الكيميائية هي SiC ، مما قد يشير إلى أن الكربون مرتبط بالسيليكون بواسطة رابطة تساهمية ثلاثية ، مع شحنة موجبة (+) على Si وشحنة سالبة (-) على الكربون (+ Si≡C -).
في الواقع ، الروابط في هذا المركب مختلفة تمامًا. تم اكتشافه في عام 1824 من قبل الكيميائي السويدي جون جاكوب برزيليوس ، أثناء محاولته تصنيع الماس. في عام 1893 اكتشف العالم الفرنسي هنري مويساني معدنًا يحتوي تركيبه على كربيد السيليكون.
تم إجراء هذا الاكتشاف أثناء فحص عينات صخرية من فوهة نيزك في Devil's Canyon ، الولايات المتحدة الأمريكية. أطلق على هذا المعدن moissanite. من ناحية أخرى ، ابتكر إدوارد جودريش أتشسون (1894) طريقة لتصنيع كربيد السيليكون ، والتفاعل مع الرمل عالي النقاء أو الكوارتز مع كوك البترول.
أطلق Goodrich على المنتج الذي تم الحصول عليه من carborundum (أو carborundium) وأسس شركة لإنتاج المواد الكاشطة.
التركيب الكيميائي
توضح الصورة العلوية التركيب المكعب والبلوري لكربيد السيليكون. هذا الترتيب هو نفس ترتيب الماس ، على الرغم من الاختلافات في نصف القطر الذري بين C و Si.
جميع الروابط تساهمية واتجاهية بقوة ، على عكس المواد الصلبة الأيونية وتفاعلاتها الكهروستاتيكية.
يشكل SiC رباعي الأسطح الجزيئي ؛ أي أن جميع الذرات مرتبطة بأربع ذرات أخرى. يتم ربط هذه الوحدات الرباعية السطوح معًا بواسطة روابط تساهمية ، تتبنى هياكل بلورية ذات طبقات.
أيضًا ، تحتوي هذه الطبقات على ترتيبات بلورية خاصة بها ، وهي من ثلاثة أنواع: A و B و C.
أي أن الطبقة A تختلف عن الطبقة B ، والأخيرة عن C. وهكذا ، تتكون بلورة SiC من تكديس سلسلة من الطبقات ، وهي الظاهرة المعروفة باسم تعدد الحروف التي تحدث.
على سبيل المثال ، يتكون الشكل المكعب متعدد الأنواع (على غرار الماس) من كومة من طبقات ABC وبالتالي له هيكل بلوري 3 درجة مئوية.
تكوّن الأكوام الأخرى من هذه الطبقات أيضًا هياكل أخرى ، بين هذه الأشكال متعددة الوجوه المعينية والسداسية. في الواقع ، ينتهي الأمر بالتركيبات البلورية ل SiC إلى أن تكون "اضطرابًا بلوريًا".
أبسط هيكل سداسي لـ SiC ، 2H (الصورة العلوية) ، يتكون نتيجة تكديس الطبقات بتسلسل ABABA… بعد كل طبقتين يتكرر التسلسل ، ومن هنا يأتي الرقم 2.
الخصائص
الخصائص العامة
الكتلة المولية
40.11 جم / مول
مظهر خارجي
يختلف باختلاف طريقة الحصول على المواد المستخدمة. يمكن أن تكون: بلورات صفراء أو خضراء أو زرقاء مسودة أو قزحية الألوان.
كثافة
3.16 جم / سم 3
نقطة الانصهار
2830 درجة مئوية.
معامل الانكسار
2.55.
بلورات
هناك تعدد الأشكال: αSiC بلورات سداسية وبلورات βSiC مكعب.
صلابة
من 9 إلى 10 على مقياس موس.
مقاومة العوامل الكيميائية
إنه مقاوم لعمل الأحماض والقلويات القوية. أيضا ، كربيد السيليكون خامل كيميائيا .
الخصائص الحرارية
- الموصلية الحرارية العالية.
- يتحمل درجات الحرارة العالية.
- الموصلية الحرارية العالية.
- معامل تمدد حراري خطي منخفض ، لذلك فهو يدعم درجات الحرارة العالية مع تمدد منخفض.
- مقاومة الصدمات الحرارية.
الخواص الميكانيكية
- مقاومة عالية للضغط.
- مقاومة للتآكل والتآكل.
- إنها مادة خفيفة ذات قوة ومقاومة كبيرة.
- يحافظ على مقاومته المرنة في درجات الحرارة العالية.
الخصائص
إنه أشباه موصلات يمكنه أداء وظائفه في درجات الحرارة العالية والجهود الشديدة ، مع القليل من تبديد قوته في المجال الكهربائي.
التطبيقات
كمادة كاشطة
- كربيد السيليكون هو أشباه موصلات قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية والجهد العالي أو تدرجات المجال الكهربائي 8 مرات أكثر من علبة السيليكون. لهذا السبب ، فهي مفيدة في بناء الثنائيات ، والمحولات ، والمثبطات وأجهزة الموجات الدقيقة عالية الطاقة.
- مع المركب ، يتم تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء (LED) وكاشفات أجهزة الراديو الأولى (1907). حاليًا ، تم استبدال كربيد السيليكون في صناعة لمبات LED بواسطة نيتريد الغاليوم الذي ينبعث منه ضوء أكثر سطوعًا من 10 إلى 100 مرة.
- في الأنظمة الكهربائية ، يستخدم كربيد السيليكون كقضيب مانع للصواعق في أنظمة الطاقة الكهربائية ، حيث يمكنه تنظيم مقاومته من خلال تنظيم الجهد عبره.
على شكل سيراميك منظم
- في عملية تعرف باسم التلبيد ، يتم تسخين جزيئات كربيد السيليكون - مثل تلك الخاصة بالمرافقين - إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة انصهار هذا الخليط. وبالتالي ، فإنه يزيد من مقاومة وقوة الجسم الخزفي ، من خلال تكوين روابط قوية بين الجزيئات.
- كان للسيراميك الإنشائي من كربيد السيليكون مجموعة واسعة من التطبيقات. يتم استخدامها في الفرامل القرصية وقوابض السيارات ، وفي مرشحات جسيمات الديزل ، وكإضافة في الزيوت لتقليل الاحتكاك.
- انتشرت استخدامات الخزف الإنشائي من كربيد السيليكون في الأجزاء المعرضة لدرجات حرارة عالية. على سبيل المثال ، هذه هي حالة حاقن الصواريخ وبكرات الأفران.
- مزيج من الموصلية الحرارية العالية والصلابة واستقرار درجات الحرارة العالية يجعل مكونات أنابيب المبادل الحراري مصنوعة من كربيد السيليكون.
- يستخدم السيراميك الإنشائي في حاقنات الرمل ، وموانع تسرب المياه للسيارات ، والمحامل ، وقوالب البثق. وهي أيضًا مادة البوتقات المستخدمة في صهر المعادن.
- هي جزء من عناصر التسخين المستخدمة في صهر الزجاج والمعادن غير الحديدية ، وكذلك في المعالجة الحرارية للمعادن.
استخدامات اخرى
- يمكن استخدامه في قياس درجة حرارة الغازات. في تقنية تُعرف باسم قياس الحرارة ، يتم تسخين خيوط كربيد السيليكون وتصدر إشعاعًا يرتبط بدرجة الحرارة في نطاق 800-2500 درجة مئوية.
- يستخدم في المحطات النووية لمنع تسرب المواد الناتجة عن الانشطار.
- يستخدم في إنتاج الصلب كوقود.
المراجع
- نيكولاس جي رايت ، ألتون ب. كربيد السيليكون: عودة صديق قديم. المسائل المادية المجلد 4 المادة 2. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 ، من: sigmaaldrich.com
- جون فيثفول. (فبراير 2010). بلورات الكربورندم. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 من: commons.wikimedia.org
- تشارلز وكولفارد. تعدد الكتابة والمويسانيتي. تم الاسترجاع في 5 مايو 2018 من: moissaniteitalia.com
- عالم المواد. (2014). هيكل SiC2. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 من: commons.wikimedia.org
- ويكيبيديا. (2018). كربيد السيليكون. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 من: en.wikipedia.org
- نافارو سي سي. (2018). كربيد السيليكون. تم الاسترجاع في 5 مايو 2018 من: navarrosic.com
- جامعة برشلونة. كربيد السيليكون ، كربيد. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 من: ub.edu
- CarboSystem. (2018). كربيد السيليسيوم. تم الاسترجاع في 05 مايو 2018 من: carbosystem.com