Në botë njihen shumë komponime të ndryshme kimike: rreth qindra milionë. Dhe të gjithë ata, si njerëzit, janë individualë. Është e pamundur të gjesh dy substanca që do të kishin të njëjtat veti kimike dhe fizike me përbërje të ndryshme.
Një nga substancat inorganike më interesante që ekzistojnë në botë janë karbitet. Në këtë artikull, ne do të diskutojmë strukturën e tyre, vetitë fizike dhe kimike, aplikimet dhe analizojmë ndërlikimet e prodhimit të tyre. Por së pari, pak për historinë e zbulimit.
Histori
Karbitet e metaleve, formulat e të cilave do t'i japim më poshtë, nuk janë përbërje natyrale. Kjo për faktin se molekulat e tyre priren të dekompozohen kur ndërveprojnë me ujin. Prandaj, ia vlen të flasim këtu për përpjekjet e para për të sintetizuar karbidet.
Nga 1849 ka referenca për sintezën e karbitit të silikonit, por disa nga këto përpjekje mbeten të panjohura. Prodhimi në shkallë të gjerë filloi në 1893 nga kimisti amerikan Edward Acheson në një proces që më vonë u emërua pas tij.
Historia e sintezës së karbitit të kalciumit gjithashtu nuk ndryshon në një sasi të madhe informacioni. Në 1862, kimisti gjerman Friedrich Wöhler e përftoi atë duke ngrohur zinkun dhe kalciumin e lidhur me qymyr.
Tani le të kalojmë në seksione më interesante: kimike dhevetitë fizike. Në fund të fundit, pikërisht në to qëndron i gjithë thelbi i përdorimit të kësaj klase substancash.
Vetitë fizike
Absolutisht të gjitha karbitet dallohen nga fortësia e tyre. Për shembull, një nga substancat më të forta në shkallën Mohs është karbidi i tungstenit (9 nga 10 pikë të mundshme). Përveç kësaj, këto substanca janë shumë refraktare: pika e shkrirjes së disa prej tyre arrin dy mijë gradë.
Shumica e karbiteve janë kimikisht inerte dhe ndërveprojnë me një sasi të vogël substancash. Ata janë të pazgjidhshëm në asnjë tretës. Megjithatë, shpërbërja mund të konsiderohet ndërveprim me ujin me shkatërrimin e lidhjeve dhe formimin e hidroksidit metalik dhe hidrokarbureve.
Ne do të flasim për reagimin e fundit dhe shumë transformime të tjera kimike interesante që përfshijnë karbidet në seksionin tjetër.
Vetitë kimike
Pothuajse të gjitha karbitet ndërveprojnë me ujin. Disa - lehtësisht dhe pa ngrohje (për shembull, karabit kalciumi), dhe disa (për shembull, karabit silikoni) - duke ngrohur avujt e ujit në 1800 gradë. Reaktiviteti në këtë rast varet nga natyra e lidhjes në përbërje, të cilën do ta diskutojmë më vonë. Në reaksionin me ujin formohen hidrokarbure të ndryshme. Kjo ndodh sepse hidrogjeni që përmbahet në ujë kombinohet me karbonin në karabit. Është e mundur të kuptohet se cili hidrokarbur do të dalë (dhe komponimet e ngopura dhe të pangopura mund të dalin) bazuar në valencën e karbonit që përmbahet në substancën origjinale. Për shembull, nëse ukemi karabit kalciumi, formula e të cilit është CaC2, shohim që përmban jonin C22-. Kjo do të thotë se dy jone hidrogjeni me një ngarkesë + mund t'i bashkëngjiten atij. Kështu, marrim përbërjen C2H2 - acetilen. Në të njëjtën mënyrë, nga një përbërje si karbidi i aluminit, formula e të cilit është Al4C3, marrim CH 4. Pse jo C3H12, ju pyesni? Në fund të fundit, joni ka një ngarkesë prej 12-. Fakti është se numri maksimal i atomeve të hidrogjenit përcaktohet nga formula 2n + 2, ku n është numri i atomeve të karbonit. Kjo do të thotë se vetëm një përbërës me formulën C3H8 (propan) mund të ekzistojë, dhe ai jon me një ngarkesë prej 12- zbërthehet në tre jone me ngarkesë 4-, të cilat japin molekula metani kur kombinohen me protone.
Reaksionet e oksidimit të karbiteve janë interesante. Ato mund të ndodhin si kur ekspozohen ndaj përzierjeve të forta të agjentëve oksidues, ashtu edhe gjatë djegies së zakonshme në një atmosferë oksigjeni. Nëse gjithçka është e qartë me oksigjenin: fitohen dy okside, atëherë me agjentë të tjerë oksidues është më interesante. E gjitha varet nga natyra e metalit që është pjesë e karabit, si dhe nga natyra e agjentit oksidues. Për shembull, karbidi i silikonit, formula e të cilit është SiC, kur ndërvepron me një përzierje të acideve nitrik dhe hidrofluorik, formon acidin heksafluorosilicik me lëshimin e dioksidit të karbonit. Dhe kur kryejmë të njëjtin reagim, por vetëm me acid nitrik, marrim oksid silikoni dhe dioksid karboni. Halogjenet dhe kalkogjenet gjithashtu mund të quhen agjentë oksidues. Çdo karabit ndërvepron me to, formula e reagimit varet vetëm nga struktura e tij.
Karbidet e metaleve, formulat e të cilave kemi shqyrtuar, janë larg nga përfaqësuesit e vetëm të kësaj klase përbërjesh. Tani do t'i hedhim një vështrim më të afërt secilit prej përbërësve të rëndësishëm industrial të kësaj klase dhe më pas do të flasim për aplikimin e tyre në jetën tonë.
Çfarë janë karbitet?
Rezulton se karabit, formula e të cilit, le të themi, CaC2, ndryshon ndjeshëm në strukturë nga SiC. Dhe ndryshimi është kryesisht në natyrën e lidhjes midis atomeve. Në rastin e parë kemi të bëjmë me karabit të ngjashëm me kripën. Kjo klasë e komponimeve është quajtur kështu sepse në të vërtetë sillet si një kripë, domethënë është në gjendje të shpërndahet në jone. Një lidhje e tillë jonike është shumë e dobët, gjë që e bën të lehtë kryerjen e reaksionit të hidrolizës dhe shumë transformimeve të tjera, duke përfshirë ndërveprimet ndërmjet joneve.
Një tjetër, ndoshta më i rëndësishëm industrial, lloj karabit është karbidi kovalent, si SiC ose WC. Ato karakterizohen nga densiteti dhe forca e lartë. Gjithashtu kimikate refraktare dhe inerte për të holluar.
Ka edhe karbide të ngjashme me metalin. Ato mund të konsiderohen më tepër si lidhje të metaleve me karbon. Midis tyre mund të dallohet, për shembull, çimentiti (karabit hekuri, formula e të cilit ndryshon, por mesatarisht është afërsisht si vijon: Fe3C) ose gize. Ata kanë një aktivitet kimik të ndërmjetëm në shkallë midis karbiteve jonike dhe kovalente.
Secili prej këtyre nënspecieve të klasës së përbërjeve kimike që po diskutojmë ka aplikimin e vet praktik. Si dhe ku të aplikonipër secilën, do të flasim në seksionin tjetër.
Zbatimi praktik i karbiteve
Siç e kemi diskutuar tashmë, karbidet kovalente kanë gamën më të gjerë të aplikimeve praktike. Këto janë materiale gërryese dhe prerëse dhe materiale të përbëra të përdorura në fusha të ndryshme (për shembull, si një nga materialet që përbëjnë forca të blinduara të trupit), dhe pjesë automjetesh, dhe pajisje elektronike, dhe elementë ngrohjeje dhe energji bërthamore. Dhe kjo nuk është një listë e plotë e aplikimeve për këto karbite super të forta.
Karbitet që formojnë kripë kanë aplikimin më të ngushtë. Reagimi i tyre me ujin përdoret si metodë laboratorike për prodhimin e hidrokarbureve. Ne kemi diskutuar tashmë se si ndodh kjo më lart.
Së bashku me karbitet kovalente, të ngjashme me metalet kanë aplikimin më të gjerë në industri. Siç kemi thënë tashmë, një lloj i tillë metalik i përbërjeve që po diskutojmë janë çeliqet, giza dhe përbërës të tjerë metalikë të ndërthurur me karbon. Si rregull, metali i gjetur në substanca të tilla i përket klasës së d-metaleve. Kjo është arsyeja pse ai është i prirur të formojë jo lidhje kovalente, por, si të thuash, të futet në strukturën e metalit.
Sipas mendimit tonë, përbërjet e mësipërme kanë më shumë se mjaftueshëm aplikime praktike. Tani le të hedhim një vështrim në procesin e marrjes së tyre.
Prodhimi i karbiteve
Dy llojet e para të karbiteve që shqyrtuam, përkatësisht kovalente dhe të ngjashme me kripën, më së shpeshti përftohen në një mënyrë të thjeshtë: nga reaksioni i oksidit të elementit dhe koksit në temperaturë të lartë. Në të njëjtën kohë, pjesëkoksi, i përbërë nga karboni, kombinohet me një atom të një elementi në përbërjen e oksidit dhe formon një karabit. Pjesa tjetër "merr" oksigjen dhe formon monoksid karboni. Kjo metodë konsumon shumë energji, pasi kërkon mbajtjen e një temperature të lartë (rreth 1600-2500 gradë) në zonën e reagimit.
Reaksionet alternative përdoren për të marrë disa lloje të përbërjeve. Për shembull, dekompozimi i një përbërjeje, e cila në fund të fundit jep një karabit. Formula e reagimit varet nga përbërësi specifik, kështu që ne nuk do ta diskutojmë atë.
Para se të përfundojmë artikullin tonë, le të diskutojmë disa karbide interesante dhe të flasim për to më në detaje.
Lidhje interesante
Karbid natriumi. Formula për këtë përbërje është C2Na2. Kjo mund të konsiderohet më shumë si një acetilenid (d.m.th., produkt i zëvendësimit të atomeve të hidrogjenit në acetilen nga atomet e natriumit), sesa një karabit. Formula kimike nuk i pasqyron plotësisht këto hollësi, kështu që ato duhet të kërkohen në strukturë. Kjo është një substancë shumë aktive dhe në çdo kontakt me ujin ajo ndërvepron në mënyrë shumë aktive me të me formimin e acetilenit dhe alkalit.
Karbidi i magnezit. Formula: MgC2. Metodat për marrjen e këtij përbërësi mjaftueshëm aktiv janë me interes. Njëra prej tyre përfshin shkrirjen e fluorit të magnezit me karbit kalciumi në temperaturë të lartë. Si rezultat i kësaj, fitohen dy produkte: fluori i kalciumit dhe karabit që na nevojitet. Formula për këtë reagim është mjaft e thjeshtë dhe nëse dëshironi mund ta lexoni në literaturën e specializuar.
Nëse nuk jeni të sigurt për dobinë e materialit të paraqitur në artikull, atëherë sa vijonseksion për ju.
Si mund të jetë e dobishme kjo në jetë?
Epo, para së gjithash, njohja e përbërjeve kimike nuk mund të jetë kurrë e tepërt. Është gjithmonë më mirë të jesh i armatosur me dije sesa të mbetesh pa të. Së dyti, sa më shumë të dini për ekzistencën e disa përbërjeve, aq më mirë do të kuptoni mekanizmin e formimit të tyre dhe ligjet që i lejojnë ato të ekzistojnë.
Para se të kaloj në fund, do të doja të jap disa rekomandime për studimin e këtij materiali.
Si ta studiojmë atë?
Shumë e thjeshtë. Është vetëm një degë e kimisë. Dhe duhet studiuar në tekstet e kimisë. Filloni me informacionin e shkollës dhe kaloni në informacione më të thelluara nga tekstet shkollore universitare dhe librat referencë.
Përfundim
Kjo temë nuk është aq e thjeshtë dhe e mërzitshme sa duket në shikim të parë. Kimia mund të jetë gjithmonë interesante nëse gjeni qëllimin tuaj në të.
