Karbidy
Karbidy lze obecně klasifikovat podle typu chemické vazby takto: (i) solím podobné (iontové), (ii) kovalentní sloučeniny, (iii) intersticiální sloučeniny a (iv) „přechodné“ karbidy přechodných kovů. Příklady zahrnují karbid vápníku (CaC2), karbid křemíku (SiC), karbid wolframu (WC; často nazývaný jednoduše karbid, pokud jde o obráběcí stroje) a cementit (Fe3C), které se používají v klíčových průmyslových aplikacích. Pojmenování iontových karbidů není systematické.
Karbidy podobné solím / solné / iontové karbidyUpravit
Karbidy podobné solím se skládají z vysoce elektropozitivních prvků, jako jsou alkalické kovy, kovy alkalických zemin a kovy 3. skupiny, včetně skandia, ytria a lanthanu. Hliník ze skupiny 13 tvoří karbidy, ale gallium, indium a thallium nikoli. Tyto materiály obsahují izolovaná uhlíková centra, často označovaná jako „C4-„, v methanidech nebo methidech; dvouatomové jednotky, „C2-
2″, v acetylidech; a tříatomové jednotky, „C4-
3″, v allylidech. Grafitová interkalační sloučenina KC8, připravená z par draslíku a grafitu, a deriváty alkalických kovů C60 nejsou obvykle klasifikovány jako karbidy.
MethanidyEdit
Methanidy jsou podskupinou karbidů, která se vyznačuje tendencí rozkládat se ve vodě za vzniku methanu. Třemi příklady jsou karbid hliníku Al
4C
3, karbid hořčíku Mg
2C a karbid berylia Be
2C.
Karbidy přechodných kovů nejsou solné karbidy, ale jejich reakce s vodou je velmi pomalá a obvykle se zanedbává. Například u karbidu titanu dochází v závislosti na povrchové pórovitosti k hydrolyzaci 5-30 atomárních vrstev za vzniku methanu během 5 minut za okolních podmínek, přičemž následuje nasycení reakce.
Poznamenejme, že methanid je v tomto kontextu triviální historický název. Podle systematických názvových konvencí IUPAC by se sloučenina jako NaCH3 označovala jako „methanid“, ačkoli se tato sloučenina často nazývá methylsodík.
Acetylidy / ethynidyEdit
Předpokládá se, že některé karbidy jsou soli acetylidového aniontu C22- (nazývaného také perkarbid), který má mezi dvěma atomy uhlíku trojnou vazbu. Alkalické kovy, kovy alkalických zemin a lanthanoidní kovy tvoří acetylidy, např. karbid sodný Na2C2, karbid vápenatý CaC2 a LaC2. Lanthanoidy také tvoří karbidy (seskvikarbidy, viz níže) se vzorcem M2C3. Kovy ze skupiny 11 mají také tendenci tvořit acetylidy, např. acetylid mědi(I) a acetylid stříbra. Karbidy aktinidických prvků, které mají stechiometrii MC2 a M2C3, jsou také popsány jako solím podobné deriváty C2-
Délka trojné vazby C-C se pohybuje od 119,2 pm u CaC2 (podobně jako u ethynu), po 130,3 pm u LaC2 a 134 pm u UC2. Vazba v LaC2 byla popsána v termínech LaIII s dodatečným elektronem delokalizovaným do antivazebného orbitalu na C2-
2, což vysvětluje kovovou vodivost.
AllylidyUpravit
Polyatomární ion C4-
3, někdy nazývaný allylid, se nachází v Li4C3 a Mg2C3. Iont je lineární a je izoelektronní s CO2. Vzdálenost C-C v Mg2C3 je 133,2 pm. Mg2C3 dává při hydrolýze methylacetylen, CH3CCH, a propadien, CH2CCH2, což byl první náznak, že obsahuje C4-
Kovalentní karbidyUpravit
Karbidy křemíku a boru se označují jako „kovalentní karbidy“, ačkoli prakticky všechny sloučeniny uhlíku vykazují určitý kovalentní charakter. Karbid křemíku má dvě podobné krystalické formy, které jsou obě příbuzné struktuře diamantu. Karbid boru, B4C, má naproti tomu neobvyklou strukturu, která zahrnuje ikosaedrické jednotky boru spojené atomy uhlíku. V tomto ohledu je karbid boru podobný boridům bohatým na bór. Jak karbid křemíku (známý také jako karborundum), tak karbid bóru jsou velmi tvrdé a žáruvzdorné materiály. Oba materiály jsou průmyslově důležité. Bor tvoří také další kovalentní karbidy, například B25C.
Molekulární karbidyUpravit
Komplexy kovů obsahující C se nazývají karbidokomplexy kovů. Nejběžnější jsou oktaedrické klastry s uhlíkovým jádrem, například 2+ a 2-. Podobné druhy jsou známy u karbonylů kovů a raných halogenidů kovů. Bylo izolováno několik terminálních karbidů, například .
Metalokarboedryny (neboli „met-karboedry“) jsou stabilní klastry s obecným vzorcem M
8C
12, kde M je přechodný kov (Ti, Zr, V atd.).