Carboneto, qualquer de uma classe de compostos químicos em que o carbono é combinado com um elemento metálico ou semimetálico. O carboneto de cálcio é importante principalmente como fonte de acetileno e outros produtos químicos, enquanto os carbonetos de silício, tungstênio e vários outros elementos são valorizados por sua dureza física, força e resistência ao ataque químico, mesmo em temperaturas muito altas. O carboneto de ferro (cementita) é um constituinte importante do aço e do ferro fundido.
processamento de urânio: Combustíveis de carboneto
São conhecidos vários carbonetos de urânio e plutônio, incluindo os monocarbetos (UC, PuC), os sesquicarbetos (U2C3, .
Preparação de carbonetos
Os carbonetos são preparados a partir de carbono e um elemento de eletronegatividade semelhante ou inferior, geralmente um metal ou um óxido de metal, a temperaturas de 1.000 a 2.800 ° C (1.800 a 5.100 ° F). Quase todo carboneto pode ser preparado por um dos vários métodos gerais. O primeiro método envolve a combinação direta dos elementos em altas temperaturas (2.000 ° C [3.600 ° F] ou superior). O segundo método é a reação de um composto de um metal, geralmente um óxido, com carbono a alta temperatura. Dois métodos adicionais envolvem a reação de um metal ou sal de metal com um hidrocarboneto, geralmente acetileno, C 2 H 2. Em um dos métodos, o metal aquecido reage com um hidrocarboneto gasoso; no outro, um metal é dissolvido em amónia líquida, NH 3, e o hidrocarboneto é feito borbulhar através da solução. Carbonetos que são preparados com acetileno são chamados acetiletos e conter o C 2 2- anião. Por exemplo, os acetiletos de metais alcalinos são melhor preparados dissolvendo o metal alcalino em amônia líquida e passando o acetileno pela solução. Estes compostos, que têm a fórmula geral M 2 C 2 (onde M é o metal), são sólidos cristalinos incolores. Eles reagem violentamente com a água e, quando aquecidos no ar, são oxidados ao carbonato. Os carbonetos alcalino-terrosos também são acetiletos. Eles têm a fórmula geral MC 2 e são preparados pelo aquecimento do metal alcalino-terroso com acetileno acima de 500 ° C (900 ° F).
Classificação de carbonetos
A classificação de carbonetos com base no tipo estrutural é bastante difícil, mas três classificações amplas surgem de tendências gerais em suas propriedades. Os metais mais eletropositivos formam carbonetos iônicos ou salinos, os metais de transição no meio da tabela periódica tendem a formar os chamados carbonetos intersticiais e os não metais da eletronegatividade semelhantes aos carbonos covalentes ou moleculares da forma do carbono.
Carbonetos iônicos
Carbonetos iónicos têm aniões de carbono discretas das formas de C 4-, por vezes denominadas methanides, uma vez que pode ser visto como sendo derivado a partir do metano, (CH 4); C 2 - 2, chamado acetiletos e derivado de acetileno (C 2 H 2); e C 3 4−, derivado de aleno (C 3 H 4). Os metanetos mais bem caracterizados são provavelmente o carboneto de berílio (Be 2 C) e o carboneto de alumínio (Al 4 C 3). O óxido de berílio (BeO) e o carbono reagem a 2.000 ° C (3.600 ° F) para produzir o carboneto de berílio vermelho-tijolo, enquanto o carboneto de alumínio amarelo pálido é preparado a partir de alumínio e carbono em um forno. O carboneto de alumínio reage como um metaneto típico com água para produzir metano. Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4 Al (OH) 3 + 3CH 4
Existem muitos acetiletos que são bem conhecidos e bem caracterizados. Além dos metais alcalinos e dos metais alcalino-terrosos mencionados acima, o lantânio (La) forma dois acetiletos diferentes e cobre (Cu), prata (Ag) e ouro (Au) formam acetiletos explosivos. O zinco (Zn), o cádmio (Cd) e o mercúrio (Hg) também formam acetiletos, embora não sejam tão bem caracterizados. O mais importante desses compostos é o carboneto de cálcio, CaC 2. O principal uso do carboneto de cálcio é como fonte de acetileno para uso na indústria química. O carboneto de cálcio é sintetizado industrialmente a partir de óxido de cálcio (cal), CaO e carbono na forma de coque a cerca de 2.200 ° C (4.000 ° F). O carboneto de cálcio puro tem um alto ponto de fusão (2.300 ° C [4.200 ° F]) e é um sólido incolor. A reação de CaC 2 com água produz C 2 H 2 e uma quantidade significativa de calor, de modo que a reação é realizada sob condições cuidadosamente controladas. CaO + 3C → CaC 2 + CO
CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2 de carboneto de cálcio também reage com gás azoto a temperaturas elevadas (1.000-1.200 ° C [1,800-2,200 ° F]) para formam cianamida cálcica, CaCN 2. CaC 2 + N 2 → CACN 2 + CThis é uma reacção industrial importante porque CACN 2 encontra extensa utilização como um adubo, devido à sua reacção com água para produzir cianamida, H 2 NCN. A maioria dos MC 2 acetiletos têm o CaC 2 estrutura, que é derivada da estrutura de cloreto de sódio cúbico (NaCl). As unidades C2 estão paralelas ao longo dos eixos da célula, causando uma distorção da célula de cúbica para tetragonal.
Carbonetos intersticiais
Os carbonetos intersticiais são derivados principalmente de metais de transição relativamente grandes que atuam como uma estrutura hospedeira para os pequenos átomos de carbono, que ocupam os interstícios dos átomos de metal compactados. (Consulte o cristal para obter uma discussão sobre os arranjos de empacotamento em sólidos.) Os carbonetos intersticiais são caracterizados por extrema dureza, mas ao mesmo tempo extrema fragilidade. Eles têm pontos de fusão muito altos (geralmente cerca de 3.000 a 4.000 ° C [5.400 a 7.200 ° F]) e retêm muitas das propriedades associadas ao próprio metal, como alta condutividade de calor e eletricidade, além de brilho metálico. A temperaturas elevadas, alguns carbonetos intersticiais retêm as propriedades mecânicas dos metais, como a maleabilidade. Muitos dos metais de transição inicial têm raios grandes o suficiente para formar monocarbetos intersticiais, MC. O raio crítico (mínimo) parece ser de aproximadamente 1,35 angstroms (1,35 × 10-8 cm ou 5,32 × 10-9 polegadas). No entanto, a maioria dos metais de transição forma carbonetos intersticiais de várias estequiometrias. Por exemplo, sabe-se que o manganês (Mn) forma pelo menos cinco carbonetos intersticiais diferentes. Ao contrário dos carbonetos iônicos, a maioria dos carbonetos intersticiais não reage com a água e é quimicamente inerte. Vários têm importância industrial, incluindo o carboneto de tungstênio (WC) e o carboneto de tântalo (TaC), que são usados como ferramentas de corte de alta velocidade devido à sua extrema dureza e inércia química. O carboneto de ferro (cimento), Fe 3 C, é um componente importante no aço.
