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炭化ケイ素の化学構造、性質および用途
の 炭化ケイ素 それは炭素とケイ素によって形成された共有結合固体である。それはモーススケールで９.０〜１０の値の非常に硬いものであり、そしてその化学式はＳｉＣであり、これは炭素が正電荷（＋）を有する三重共有結合によりケイ素に結合していることを示唆する。 ）はSiに、負の電荷（ - ）は炭素に+Si≡C-）.
実際には、この化合物内のリンクはまったく異なります。ダイヤモンドを合成しようとしている間、それは1824年にスウェーデンの化学者、ジョン・ジェイコブ・ベルゼリウスによって発見されました。 1893年にフランスの科学者Henry Moissaniが炭化ケイ素を含む組成の鉱物を発見しました。.
この発見は、米国、デビルズキャニオンの隕石クレーターからの岩石サンプルを調べている間に行われました。 UU彼はこの鉱物をモアッサナイトと名付けた。一方、Edward Goodrich Acheson（1894）は、砂または高純度石英を石油コークスと反応させることによって炭化ケイ素を合成する方法を開発しました。.
グッドリッチは、得られた製品にカーボランダム（またはカーボランダム）と名付け、研磨剤を製造する会社を設立しました。.
索引
- 1化学構造
- 2プロパティ
- 2.1一般的なプロパティ
- 2.2熱的性質
- 2.3機械的性質
- 2.4電気的性質
- 3つの用途
- 3.1研磨剤として
- 3.2構造化セラミックスの形で
- 3.3その他の用途
- 4参考文献
化学構造
上の図は、炭化ケイ素の立方晶および結晶構造を示しています。 CとSiの原子半径が異なるにもかかわらず、この配置はダイヤモンドの配置と同じです。.
イオン性固体およびそれらの静電相互作用とは異なり、すべての結合は強く共有結合で方向性があります。.
SiCは分子四面体を形成します。つまり、すべての原子は他の4つの原子にリンクしています。これらの四面体単位は、共有結合によって互いに結合され、層による結晶構造をとる。.
また、これらの層には、A、B、Cの3種類の結晶配列があります。.
つまり、A層はB層とは異なり、C層はC層と異なります。したがって、SiCの結晶は一連の層の積み重ねからなり、政治として知られる現象が発生します。.
例えば、立方晶ポリタイプ（ダイヤモンドのものと同様）は、層ＡＢＣの積層からなり、したがって結晶構造３Ｃを有する。.
これらの層の他の積み重ねも、これらの菱面体形および六角形のポリタイプの中で他の構造を生み出す。実際、SiCの結晶構造は「結晶の無秩序」であることになります.
SiCの最も単純な六方晶構造、2H（上の図）は、ABABAシーケンスを使った層の積み重ねの結果として形成されます。各2層の後に、シーケンスが繰り返されます。.
プロパティ
一般的なプロパティ
モル質量
40.11 g / mol
外観
入手方法や使用材料により異なります。それはである場合もあります：黄色、緑、黒青または虹色の水晶.
密度
3.16 g / cm 3
融点
2830ºC.
屈折率
2.55.
クリスタル
多形性がある：αSiC六方晶系結晶とβSiC立方晶系結晶.
硬さ
モーススケールで9から10.
化学薬品に対する耐性
それは強酸およびアルカリの作用に対して抵抗力があります。さらに、炭化ケイ素は化学的に不活性です.
熱特性
- 高い熱伝導率.
- 優れた気温に耐える.
- 高い熱伝導率.
- 低線膨張で高温をサポートする低線熱膨張係数.
- 熱衝撃に強い.
機械的性質
- 高い圧縮強度.
- 耐摩耗性および耐腐食性.
- それは大きい強さおよび抵抗の軽量の材料です.
- 高温でも弾力性を維持.
プロパティ 電気の
それは、電界とその電力をほとんど消費せずに、高温と極端な電圧でその機能を果たすことができる半導体です。.
用途
研磨剤として
- 炭化ケイ素は、ケイ素が耐えることができるよりも８倍大きい高温、高電圧または電場勾配に耐えることができる半導体である。これが、ダイオード、トランスデューサー、サプレッサー、高エネルギーマイクロ波装置の構築に役立つ理由です。.
- 発光ダイオード（ＬＥＤ）および第１の無線機（１９０７）の検出器は化合物を用いて製造される。現在、炭化珪素は、ＬＥＤ電球の製造において１０〜１００倍明るい光を発する窒化ガリウムに置き換えられている。.
- 電気システムでは、炭化ケイ素は電力システムの避雷針として使用されます。.
構造化セラミックスの形で
- 焼結として知られている方法では、炭化ケイ素粒子は、コンパニオンのものと同様に、この混合物の溶融温度より低い温度に加熱される。従って、それは粒子間に強い結合を形成することにより、セラミック物体の強度および強度を増大させる。.
- 炭化ケイ素の構造用セラミックは広範囲の用途がある。それらは、ディスクブレーキや自動車のクラッチ、ディーゼルに含まれるパーティクルフィルター、そして摩擦を減らすためのオイルの添加剤として使用されています。.
- 炭化ケイ素構造用セラミックの使用は、高温に曝される部品に広く普及している。例えば、これはロケットインジェクターの喉と窯のローラーの場合です。.
- 高い熱伝導率、硬度および高温安定性の組み合わせは、炭化ケイ素を有する熱交換器チューブの構成要素を作る.
- 構造用セラミックスは、サンドブラストインジェクター、自動車用ウォーターポンプのシール、ベアリング、押出ダイに使用されています。それはまた金属の鋳造で使用されるるつぼの材料を構成します.
- それはガラスおよび非鉄金属の溶けることで、また金属の熱処理で使用される発熱体の一部です.
その他の用途
- ガス温度測定に使用できます。高温計として知られている技術では、炭化ケイ素フィラメントが加熱され、800〜2500ºKの範囲の温度と相関する放射線を放出します。.
- 核分裂によって生成された物質の漏洩を防ぐために原子力発電所で使用されています.
- 鋼鉄の生産では燃料として使用されます.
参考文献
- Nicholas G. Wright、Alton B. Horsfall。炭化けい素：旧友の帰還第2巻、2018年5月5日、sigmaaldrich.comから取得。
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