Carbure
Les carbures peuvent être généralement classés selon le type de liaisons chimiques comme suit : (i) les composés de type sel (ioniques), (ii) les composés covalents, (iii) les composés interstitiels et (iv) les carbures de métaux de transition » intermédiaires « . Parmi les exemples, citons le carbure de calcium (CaC2), le carbure de silicium (SiC), le carbure de tungstène (WC ; souvent appelé simplement carbure lorsqu’il est question de machines-outils) et la cémentite (Fe3C), tous utilisés dans des applications industrielles clés. La dénomination des carbures ioniques n’est pas systématique.
Carbures salins / salins / ioniquesEdit
Les carbures salins sont composés d’éléments hautement électropositifs tels que les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux et les métaux du groupe 3, notamment le scandium, l’yttrium et le lanthane. L’aluminium du groupe 13 forme des carbures, mais pas le gallium, l’indium et le thallium. Ces matériaux présentent des centres de carbone isolés, souvent décrits comme « C4-« , dans les méthanures ou les méthylures ; des unités à deux atomes, « C2-
2″, dans les acétylures ; et des unités à trois atomes, « C4-
3″, dans les allylures. Le composé d’intercalation du graphite KC8, préparé à partir de vapeur de potassium et de graphite, et les dérivés de métaux alcalins du C60 ne sont pas habituellement classés comme carbures.
MéthanuresEdit
Les méthanures sont un sous-ensemble de carbures qui se distinguent par leur tendance à se décomposer dans l’eau en produisant du méthane. Trois exemples sont le carbure d’aluminium Al
4C
3, le carbure de magnésium Mg
2C et le carbure de béryllium Be
2C.
Les carbures de métaux de transition ne sont pas des carbures salins mais leur réaction avec l’eau est très lente et est généralement négligée. Par exemple, en fonction de la porosité de la surface, 5 à 30 couches atomiques de carbure de titane sont hydrolysées, formant du méthane en 5 minutes dans des conditions ambiantes, suivies par la saturation de la réaction.
Notez que le méthanure dans ce contexte est un nom historique trivial. Selon les conventions de dénomination systématique de l’UICPA, un composé tel que NaCH3 serait qualifié de « méthanure », bien que ce composé soit souvent appelé méthylsodium.
Acétylures / EthynuresEdit
Plusieurs carbures sont supposés être des sels de l’anion acétylure C22- (également appelé percarbure), qui possède une triple liaison entre les deux atomes de carbone. Les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux et les métaux lanthanides forment des acétylures, par exemple le carbure de sodium Na2C2, le carbure de calcium CaC2 et LaC2. Les lanthanides forment également des carbures (sesquicarbures, voir ci-dessous) de formule M2C3. Les métaux du groupe 11 ont également tendance à former des acétylures, comme l’acétylure de cuivre(I) et l’acétylure d’argent. Les carbures des éléments actinides, qui ont pour stœchiométrie MC2 et M2C3, sont également décrits comme des dérivés salins de C2-
La longueur de la triple liaison C-C varie de 119,2 pm dans CaC2 (similaire à l’éthyne), à 130,3 pm dans LaC2 et 134 pm dans UC2. La liaison dans LaC2 a été décrite en termes de LaIII avec l’électron supplémentaire délocalisé dans l’orbitale antiliante sur C2-
2, expliquant la conduction métallique.
AllylidesEdit
L’ion polyatomique C4-
3, parfois appelé allylide, se trouve dans Li4C3 et Mg2C3. L’ion est linéaire et iso-électronique avec le CO2. La distance C-C dans Mg2C3 est de 133,2 pm. Mg2C3 donne du méthylacétylène, CH3CCH, et du propadiène, CH2CCH2, lors de l’hydrolyse, ce qui a été la première indication qu’il contient du C4-
Carbures covalentsModifié
Les carbures de silicium et de bore sont décrits comme des « carbures covalents », bien que pratiquement tous les composés du carbone présentent un certain caractère covalent. Le carbure de silicium présente deux formes cristallines similaires, qui sont toutes deux apparentées à la structure du diamant. Le carbure de bore, B4C, en revanche, présente une structure inhabituelle qui comprend des unités de bore icosaédriques liées par des atomes de carbone. À cet égard, le carbure de bore est similaire aux borures riches en bore. Le carbure de silicium (également connu sous le nom de carborundum) et le carbure de bore sont tous deux des matériaux très durs et réfractaires. Ces deux matériaux sont importants sur le plan industriel. Le bore forme également d’autres carbures covalents, par exemple le B25C.
Carbures moléculairesEdit
Les complexes métalliques contenant du C sont connus sous le nom de complexes carbido métalliques. Les plus courants sont les complexes octaédriques centrés sur le carbone, tels que 2+ et 2-. Des espèces similaires sont connues pour les carbonyles métalliques et les premiers halogénures métalliques. Quelques carbures terminaux ont été isolés, par exemple, .
Les métallocarboédrynes (ou « met-cars ») sont des clusters stables de formule générale M
8C
12 où M est un métal de transition (Ti, Zr, V, etc.).