Karbid křemíku
| Karbid křemíku | |
|---|---|
 Karbid křemíku | |
| Obecné | |
| Systematický název | Karbid křemíku |
| Anglický název | Silicon carbide |
| Německý název | Siliciumcarbid |
| Sumární vzorec | SiC |
| Vzhled | žlutá, zelená až černá barva |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 409-21-2 |
| PubChem | 9863 |
| SMILES | [C-]#[Si+] |
| InChI | InChI=1S/CSi/c1-2 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 40,096 |
| Teplota tání | 2830 °C |
| Hustota | 3,16 g·cm−3 |
| Index lomu | 2,55 |
| Rozpustnost ve vodě | nerozpustný |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Karbid křemíku (SiC) je sloučenina uhlíku a křemíku. Velmi vzácně se vyskytuje i v přírodě jako minerál moissanit.
Příprava
[editovat | editovat zdroj]Karbid křemíku se připravuje reakcí uhlíku s křemíkem nebo oxidem křemičitým,[1] případně reakcí oxidu uhelnatého s křemíkem nebo jeho oxidem:
- Si + C → SiC
- SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO (při 2 000 °C)
- Si + 2 CO → SiC + CO2
Struktura
[editovat | editovat zdroj]Karbid křemíku vytváří více než 200 polymorfních modifikací.[2] Sklovitý polymorf lze připravit pyrolýzou vhodných polymerů v inertní atmosféře.[3] Polymorfy SiC vytváří velkou rodinou podobných krystalických struktur, které se nazývají polytypy. Jedná se o varianty téže chemické sloučeniny, které jsou shodné ve dvou rozměrech a liší se ve třetím. Lze na ně tedy pohlížet jako na vrstvy poskládané v určitém pořadí.
Nejběžnější modifikací je α-SiC, ten vzniká při teplotách nad 1700 °C a má hexagonální krystalovou strukturu (podobou wurtzitu). Modifikace β-SiC má strukturu podobnou diamatu, vzniká za teplot nižších než 1700 °C.[2][4] Tato modifikace má vyšší měrný povrch než α, což umožňuje její využití v oblasti heterogenní katalýzy.[5]
 |
 |
 |
| (β)3C-SiC | 4H-SiC | (α)6H-SiC |
Vlastnosti a použití
[editovat | editovat zdroj]Vyznačuje se velkou tvrdostí (na Mohsově stupnici má hodnotu 9,5), používá se jako brusný materiál, při výrobě žáruvzdorných cihel, jako polovodič a někdy jako lacinější náhražka diamantu. Je ho možno použít také na umělou výrobu křemíku:
- SiO2 + 2 SiC → 3 Si + 2 CO
Je znám i pod obchodním označením karborundum.
Při 2 500 °C se rozkládá na plynný křemík a uhlík ve formě grafitu:
- SiC(s) → Si(g) + C(s)
Pod vakuem lze takto připravovat i grafenové struktury.[6]
Index lomu je 2,65 až 2,69.
Moissanit
[editovat | editovat zdroj]Přírodní moissanit se vyskytuje pouze ve stopových množstvích v některých typech meteoritů a v ložiskách korundu a kimberlitu; přírodní monokrystaly nepřesahují velikost několika milimetrů.[7] Tvoří jemné, bezbarvé krystaly s diamantovým leskem. Syntetický analog a technický produkt podobný strukturou a složením je karborundum.[8]
Přírodní moissanit byl poprvé objeven v roce 1893 v Arizoně Henrim Moissanem, po kterém byl minerál v roce 1905 pojmenován.[9]
V posledních desetiletích se objevila technologie pro pěstování velkých průhledných syntetických monokrystalů moissanitu, často používaných k imitaci diamantů.[10] Téměř každý karbid křemíku prodávaný na světě, včetně moissanitových šperků, je syntetický.
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku Silicon carbide na anglické Wikipedii.
- ↑ GREENWOOD, Norman Neill; EARNSHAW, Alan. Chemie prvků. Sv. 1.. 1. vyd. vyd. Praha: Informatorium, 1993. 793 s. s. ISBN 80-85427-38-9, ISBN 978-80-85427-38-7. S. 407-408.
- ↑ a b 10.1.1 Silicon Carbide - Material Aspects. www.tf.uni-kiel.de [online]. [cit. 2024-12-21]. Dostupné online.
- ↑ WANG, Xifan; SCHMIDT, Franziska; HANAOR, Dorian. Additive manufacturing of ceramics from preceramic polymers: A versatile stereolithographic approach assisted by thiol-ene click chemistry. Additive Manufacturing. 2019-05, roč. 27, s. 80–90. Dostupné online [cit. 2024-12-21]. DOI 10.1016/j.addma.2019.02.012. (anglicky)
- ↑ MURANAKA, Takahiro; KIKUCHI, Yoshitake; YOSHIZAWA, Taku. Superconductivity in carrier-doped silicon carbide. Science and Technology of Advanced Materials. 2008-12, roč. 9, čís. 4, s. 044204. Dostupné online [cit. 2024-12-21]. ISSN 1468-6996. DOI 10.1088/1468-6996/9/4/044204. PMID 27878021. (anglicky)
- ↑ DÍAZ, José Antonio; CALVO-SERRANO, María; DE LA OSA, Ana Raquel. β-silicon carbide as a catalyst support in the Fischer–Tropsch synthesis: Influence of the modification of the support by a pore agent and acidic treatment. Applied Catalysis A: General. 2014-04, roč. 475, s. 82–89. Dostupné online [cit. 2024-12-21]. DOI 10.1016/j.apcata.2014.01.021. (anglicky)
- ↑ RUAN, Ming; HU, Yike; GUO, Zelei; DONG, Rui; PALMER, James; HANKINSON, John; BERGER, Claire. Epitaxial graphene on silicon carbide: Introduction to structured graphene. S. 1138–1147. MRS Bulletin [online]. 2012-12 [cit. 2021-10-19]. Roč. 37, čís. 12, s. 1138–1147. DOI 10.1557/mrs.2012.231.
- ↑ Silicon carbide. chemeurope.com [online]. [cit. 2022-04-08]. Dostupné online.
- ↑ Moissanite. www.mindat.org [online]. [cit. 2024-12-21]. Dostupné online.
- ↑ Learn About Moissanite. keyzarjewelry.com [online]. [cit. 2022-04-08]. Dostupné online.
- ↑ Synthetic Moissanite: A New Diamond Substitute. gia.edu [online]. [cit. 2022-04-08]. Dostupné online.
Související články
[editovat | editovat zdroj]Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu Karbid křemíku na Wikimedia Commons
