Karbid
A karbidok általában a kémiai kötések típusa szerint a következőképpen osztályozhatók: (i) sószerű (ionos), (ii) kovalens vegyületek, (iii) köztes vegyületek és (iv) “köztes” átmeneti fémkarbidok. Ilyen például a kalciumkarbid (CaC2), a szilíciumkarbid (SiC), a volfrámkarbid (WC; gyakran egyszerűen karbidnak nevezik, amikor a szerszámgépekre utalnak) és a cementit (Fe3C), amelyek mindegyike kulcsfontosságú ipari alkalmazásokban használatos. Az ionos karbidok elnevezése nem szisztematikus.
Sószerű / sószerű / ionos karbidokSzerkesztés
A sószerű karbidok erősen elektro-pozitív elemekből állnak, mint például az alkálifémek, alkáliföldfémek és a 3. csoportba tartozó fémek, beleértve a szkandiumot, ittriumot és lantánt. A 13. csoportba tartozó alumínium karbidokat képez, a gallium, az indium és a tallium azonban nem. Ezekben az anyagokban a metanidokban vagy metidekben izolált széncentrumok találhatók, amelyeket gyakran “C4-“-ként írnak le; az acetilidekben kétatomos egységek, “C2-
2″; és háromatomos egységek, “C4-
3″ az allilidekben. A kálium és grafit gőzéből előállított KC8 grafit interkalációs vegyületet és a C60 alkálifém-származékokat általában nem sorolják a karbidok közé.
MetanidokSzerkesztés
A metanidok a karbidok egy alcsoportja, amelyeket az különböztet meg, hogy hajlamosak vízben bomlani és metánt termelni. Három példa erre az alumíniumkarbid Al
4C
3, a magnéziumkarbid Mg
2C és a berilliumkarbid Be
2C.
Az átmeneti fémkarbidok nem sókarbidok, de a vízzel való reakciójuk nagyon lassú, ezért általában elhanyagolják őket. Például a felületi porozitástól függően a titán-karbid 5-30 atomos rétege hidrolizálódik, és környezeti körülmények között 5 percen belül metánt képez, amit a reakció telítődése követ.
Megjegyezzük, hogy a metanid ebben az összefüggésben egy triviális történelmi név. Az IUPAC szisztematikus elnevezési konvenciói szerint egy olyan vegyületet, mint a NaCH3, “metanidnak” neveznénk, bár ezt a vegyületet gyakran metil-nátriumnak nevezik.
Acetilidek / etinidekSzerkesztés
Egyes karbidokról feltételezik, hogy a két szénatom között hármas kötéssel rendelkező C22- acetilid anion (más néven perkarbid) sói. Az alkálifémek, alkáliföldfémek és lantánfémek acetilideket képeznek, pl. nátriumkarbid Na2C2, kalciumkarbid CaC2 és LaC2. A lantanidok szintén képeznek M2C3 képletű karbidokat (szeszkvikarbidokat, lásd alább). A 11. csoportba tartozó fémek szintén hajlamosak acetilideket képezni, mint például a réz(I)-acetilid és az ezüst-acetilid. Az aktinid elemek karbidjait, amelyek sztöchiometriája MC2 és M2C3, szintén a C2-
C-C hármas kötés hossza a CaC2 (az etinhez hasonló) 119,2 pm-től a LaC2 130,3 pm-ig és az UC2 134 pm-ig terjed. A LaC2-ben a LaIII kötést úgy írták le, hogy az extra elektron a C2-
2 antikötési orbitáljára delokalizálódott, ami magyarázatot ad a fémvezetésre.
AllylidokSzerkesztés
A C4-
3 poliatomos ion, amelyet néha allylidnak neveznek, megtalálható a Li4C3-ban és az Mg2C3-ban. Az ion lineáris és izoelektronikus a CO2-vel. A C-C távolság az Mg2C3-ban 133,2 pm. Az Mg2C3 hidrolízis hatására metilacetilén, CH3CCH, és propadién, CH2CCH2 keletkezik, ami az első jel arra, hogy C4-
Kovalens karbidokSzerkesztés
A szilícium és a bór karbidjait “kovalens karbidoknak” nevezik, bár gyakorlatilag a szén minden vegyülete mutat valamilyen kovalens jelleget. A szilíciumkarbidnak két hasonló kristályos formája van, amelyek mindkettő a gyémánt szerkezetével rokon. A bórkarbid, a B4C viszont szokatlan szerkezetű, amely szénatomokkal összekapcsolt ikozaéderes bóregységeket tartalmaz. Ebben a tekintetben a bórkarbid hasonló a bórban gazdag boridokhoz. Mind a szilíciumkarbid (más néven karborundum), mind a bórkarbid nagyon kemény és tűzálló anyag. Mindkét anyag ipari szempontból fontos. A bór más kovalens karbidokat is alkot, pl. B25C.
Molekuláris karbidokSzerkesztés
A C-t tartalmazó fémkomplexeket fémkarbidokomplexeknek nevezik. Leggyakoribbak a szénközpontú oktaéderes klaszterek, mint például a 2+ és 2-. Hasonló fajok ismertek a fémkarbonilok és a korai fémhalogenidek esetében is. Néhány terminális karbidot izoláltak, pl. .
A metallokarbohedrinek (vagy “met-karbidok”) olyan stabil klaszterek, amelyek általános képlete M
8C
12, ahol M egy átmeneti fém (Ti, Zr, V stb.).