碳化物
铜臭 / 2022-07-28
广义地說，所有碳的二元化合物皆为碳化物。但碳与电负性較高的元素所形成的化合物，如Cx₄、CO₂、CS₂等应称为卤化物、氧化物、硫化物等，这样与它們的性质較为符合。碳与电正性較高的元素化合所形成的化合物才称为碳化物，这些化合物的性质因 所形成的键型不同而有很大的差别。因此， 它們可分为离子型、共价型和金屬型三类。
1.离子型碳化物
这类的碳化物有盐类的性质，是由第一、第二、第三族金属所形成。它們常是透明而不导电的晶体，以水或酸处理，由于阴离子的水解而产生不同的碳氧化合物。根据水解所生碳氧化合物的不同，这类碳化物又可区别为以下主要的两种:
(i)形成乙炔的碳化物(乙炔化物)它們可 看作是乙炔的氫为金屬所取代而生成的盐，并含有：C：：：C：⁻⁻离子。例如，碱族和銅族的化合物M₂C₂(M=Li、Na、K、Rb、Cs、Ou、Ag、Au);第二族金属化合物M₂:(M=Be、Ca. Sr、Ba、Zn、Cd);第三族金属化合物 M₂C₆(M=AI、Ce)和MC₂(M=Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm)以及 ThC₂、UC₂等。可注意的是平常为三价的金屬如La和四价的金屬如Th,也产生这类碳化物，这似表示它們二价状态的存在。因此，它們的碳化物在水解时除产生乙炔而外，还有乙烯和甲烷,釷还产生河。因此，这些金属与水作用从二价氧化到正常价时释出水里的 氨，使一部分乙炔变为其他碳氫化合物。
(ii)形成甲烷的碳化物这类化 合物可看作甲烷四个氨为金属所取代的衍生物，例如Be₂C和Al₄C₃。它們皆为水所分解而产生甲烷:
Be₂C+4H₂O=2Be(OH)₂+CH₄
Al₄C₃+12H₂O=4AI(OH)₃+3CH₄
离子型碳化物制取的方法是以金屬或金属化合物与碳一同加热或 用乙炔处理金属化合物(如制备Cu、Ag. Zn、Ca的碳化物)。
2.共价型碳化物
这类型的碳化物中最简单的当推甲烷。其他碳纸化合物也可称作碳化物。但碳与氩化合皆形成单个分子;碳氢化合物結晶为分子晶体，这里所討論的共价型碳化物，如SiC和B₄C,为原子品体,整个晶体就是一个巨大分子。
(i)碳化硅(金剛沙)SiC是将 沙和焦煤的混合物在电炉内加热2000°C而制得。沙和碳在1600°C时即发生作用，
SiO₂+3C=SiC+2CO
但SiC晶体的形成須在1900°C以上。純碳化硅为无色品体，硬度如金剛石。它的化学反应性很小，即在高溫，它也不受氯、氧或硫使蝕，也不与强酸作用，甚至发烟硝酸和氫氟酸的混合物也不能使蝕它。但在空气内为熔融的碱所分解，其反应为
SiC+4KOH+2O₂=K₂SiO₃+K₂CO₃+2H₂O
在熾热的路酸盐内也完全氧化。碳化硅的晶体秸构与金剛石大致相同，将后者晶体内半数的碳原子換以硅原子即得碳化硅晶体。
工业上制造的碳化硅由于含有杂质为暗色。因为它有很高的硬度，故为优良的磨蝕剂。它也用于制造耐火材料。
(ii)碳化硼B₄C是 用硼或三氧化硼与碳加热至2500°C而制得。碳化硼是黑色而有光澤的晶体，非常坚硬，可用于研磨金剛石。它不受氯酸鉀和硝酸的侵蝕，在1000°以下，与氯和氧的作用很慢。
3.金屬型(或間充)碳化物
第四、第五和第六分族的过渡金屬皆形成这类碳化物，MC(M=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)和M₂C(M=V、Mo、W),在其中体积很小的碳原子嵌在晶格的間隙之中。这类化合物的特性是不透明，有金屬光澤和高度导电性。它們和相应的氮化物样，熔点和硬度皆高，化学性不活设。在間充碳化物内，碳原子与金属原子的半徑比率必定在0.59以下，故金属原子牛徑須大于13Å,原子牛徑小于此值的过渡金屬如鉻、錳、铁等所形成 的碳化物为Cr₃C₂和M₃C(M= Mn、Fe、Co、Ni)。这些碳化物虽在形式上象間充碳化物，但容易与水或稀酸起作用而产生氢和各种的碳氢化合物，因此，它們可看作是金屬型和离子型之間的过渡型碳化物。这类碳化物可用粉状金屬和碳混合在一起加热到2200。左右来制取。
![1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯](images/201812/thumb_img/1103_thumb_G_1545291985569.jpg)
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