Carbur

Els carburs són composts binaris que es formen a partir de la unió entre el carboni i un element químic d'electronegativitat semblant o menor.

Carbur de calci

Síntesi

La síntesi dels carburs es realitza generalment a partir de carboni elemental amb l'element, l'òxid o el seu carbonat a elevades temperatures en una reacció en sòlid. Així el carbur de calci (el carbur més conegut) hom el pot obtenir a partir de carbonat de calci, que és inestable a altes temperatures i es transforma en òxid de calci perdent una molècula de diòxid de carboni, i posterior reacció de l'òxid de calci amb carbó de coc a temperatures d'entre 2000 i 2500 °C.

$$CaCO_{3}\;\longrightarrow \;CaO\;+\;CO_{2}$$

$$CaO\;+\;3C\longrightarrow \;CaC_{2}\;+\;CO$$

Tipus

No són considerats carburs, per convenció, els hidrurs de carboni o hidrocarburs. La resta es divideixen en tres tipus:

Carburs iònics

Espeleòleg amb una làmpada de carbur de calci

Els carburs iònics tenen un caràcter fort de sal i es formen sobretot a partir dels elements dels grups 1 i 2 de la taula periòdica, això és, alcalins i alcalinoterris. Tots aquests elements són molt electropositius i el carboni té per tant una càrrega negativa.

Exemples típics són el carbur de liti (${\textstyle Li_{4}C}$), el carbur de beril·li (${\textstyle Be_{2}C}$), el carbur de magnesi (${\textstyle Mg_{2}C}$), el ja esmentat carbur de calci (${\textstyle CaC_{2}}$), el carbur d'alumini (${\textstyle Al_{4}C_{3}}$) i el carbur de ferro (${\textstyle Fe_{3}C}$) conegut com a cementita.

Uns contenen l'anió ${\textstyle C^{4-}}$ (el d'alumini ${\textstyle Al_{4}C_{3}}$, el de beril·li ${\textstyle Be_{2}C}$) i alliberen metà per hidròlisi:

$$Be_{2}C\;+\;2H_{2}O\longrightarrow \;2BeO\;+\;CH_{4}$$

Altres contenen l'anió ${\textstyle C^{2-}}$ i alliberen acetilè, i llur estructura i llur comportament són els d'un acetilur:

$$CaC_{2}\;+\;2H_{2}O\longrightarrow \;Ca(OH)_{2}\;+\;C_{2}H_{2}$$

D'altres, encara, contenen l'anió ${\textstyle C_{3}^{4-}}$ i desprenen propí (per exemple, el de magnesi ${\textstyle Mg_{2}C_{3}}$)

Carburs covalents

carbur de silici

Els carburs covalents es formen entre el carboni i elements amb aproximadament la mateixa electronegativitat. Els exemples més importants d'aquest grup són el carbur de silici o (nom comercial: carborúndum) (${\textstyle SiC}$) amb estructura de diamant i una duresa en l'escala de Mohs d'entre 9 i 9,5 i el carbur de bor (${\textstyle B_{4}C_{4}}$).

Aquestes substàncies solen ser molt dures degudes als enllaços covalents formats en les tres dimensions. S'utilitzen, per exemple, com materials abrasius o com recobriments en peces que han de resistir abrasions mecàniques. El carbur de silici s'usa també com a suport per catalitzador és causa de la seva alta resistència i bona conductivitat tèrmica.

Carburs intersticials

Estructura cristal·lina del carbur de titani

Els carburs intersticials estan formats per metalls de transició, especialment dels grups 4, 5 i 6, i són composts de punt de fusió molt elevat (de 3 000 a 4 800 °C), d'una gran duresa (la majoria entre 9 i 10 de l'escala de Mohs) i de conductivitat elèctrica de tipus metàl·lica; tenen estructures amb els àtoms de carboni disposats en els buits octaèdrics dels reticles metàl·lics sense que aquests siguin alterats si el radi atòmic del metall és igual o superior a 1,3 Å, com succeeix en els carburs de Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo o W; per contra, el reticle sofreix distorsions en els carburs de Cr, Mn, Fe, Ni i Co, metalls de radi atòmic lleugerament menor, la qual cosa els fa atacables pels àcids diluïts, donen barreges d'hidrocarburs i d'hidrogen.

Vegeu també

• Acetilur
• Nitrur