Переходные металлы карбиды

Металлические вещества, нестехиометрические соединения. Переходные металлы склонны к образованию соединений включения, в которых атомы X занимают пустоты в плотнейшей упаковке металла. Часто эти соединения имеют нестехиометри-ческий состав. Их отличительные свойства — металлический блеск, высокая твердость и хорошая электропроводность, что связано с сохранением зонной структуры металла. У некоторых нитридов обнаружена даже сверхпроводимость. Сами металлы и их соединения включения (а также карбиды и бориды) по величине проводимости можно расположить в следующий ряд металл > карбиды > фосфиды > нитриды > бориды. [c.533]

Кристаллические решетки нитридов и карбидов переходных металлов представляют собой исключительно плотные упаковки из атомов металлов, в междоузлия которых внедрены меньшие по размерам атомы азота или углерода. Последние искажают кристаллическую решетку металла. Валентные электроны атомов углерода и азота переходят на вакантные -орбитали атомов металла. Образуются дополнительные [c.243]

Углерод. Изотопы углерода. Простейшие углеводороды метан, этилен, ацетилен. Карбиды кальция, алюминия и железа. Оксиды углерода (II) и (IV). Карбонилы переходных металлов. Угольная клслота и ее соли [c.305]

Ионные карбиды образуются с наиболее электроположительными элементами, например, СаСг- Карбиды внедрения образуют большинство переходных металлов, например, Т1, V, У, Мо. Атомы углерода занимают октаэдрические пустоты в структуре металла, образуя сплавы нестехиометрического состава. Наличие углерода придает сплаву твердость и химическую устойчивость. Например, из карбида вольфрама изготавливают режущие инструменты. В случае переходных металлов с несколько меньшими атомами атомы углерода не могут внедриться в структуру металла без ее искажения. Карбиды Сг, Мп, Ре, Со, N1 содержат цепочки из углеродных атомов и обладают меньшей твердостью. [c.494]

Карбиды, нерастворимые в воде и в разбавленных кислотах. К этой группе относится большинство карбидов переходных металлов (W, Мо, Та и др.), а также Si , В4С. Они растворяются окислительных средах, например [c.465]

Практически важными являются карбиды переходных металлов,, а также карбиды кремния Si и бора В4С. Si - карборунд — бесцветные кристаллы с решеткой алмаза, по твердости приближающийся к алмазу (технический Si за счет примесей имеет темную окраску). Si очень огнеупорен, теплопроводен и при высокой температуре электропроводен, химически чрезвычайно инертен его можно разрушить только при сплавлении на воздухе со щелочами. [c.465]

Все соединения ванадия токсичны. Ванадий, ниобий, тантал широко используются в металловедении ванадий как легирующая добавка к стали, повышающая ее пластичность и устойчивость к истиранию использование ниобия связано с его сверхпроводимостью. Ниобий и тантал применяются также в качеств материалов для сверхзвуковых самолетов и ракет, танталовая проволока внедряется в современной хирургии. Карбид ниобия наряду с карбидами вольфрама, хрома и других переходных металлов служит для получения жаростойких сверхтвердых сплавов. Соединения ванадия применяются в качестве катализаторов. [c.520]

Атомы водорода в гидриде палладия, углерода в карбиде железа могут находиться в состоянии ионизации и при пропускании электрического тока перемещаются в направлении к катоду. Доля участия различных типов связи меняется в зависимости от степени заполнения дефектных оболочек переходных металлов. Не случайно, например, карбиды и нитриды ( -металлов с сильно дефектными оболочками (Т1Ы, НГМ, Т1С, УС, ЫЬС) характеризуются максимальными температурами плавления, высокой твердостью, химической инертностью, что указывает на значительную долю ковалентного взаимодействия в этих фазах. Металлизация атомов неметалла способствует увеличению электронной концентрации в матричной решетке переходного металла, деформированной в процессе внедрения, что приводит к заполнению вакантных состояний в й-зоие ме- [c.383]

Отдельное место среди керамических материалов занимают керметы (керамикометаллические материалы). Это гетерогенные композиции из металлов и неметаллов, сочетающие тугоплавкость, твердость и жаростойкость керамики с проводимостью, пластичностью, термостойкостью и др. свойствами металлов. В качестве неметаллических компонентов используют различные тугоплавкие оксиды, металлоподобные соединения переходных металлов (карбиды, бориды, нитриды), некоторые силициды и др. неметаллические вещества, отличающиеся химической стойкостью, высокой твердостью и высокой температурой плавления. В качестве металлической составляющей керамик используют главным образом металлы и сплавы группы железа (Fe, Ni, Со) и переходные металлы VI группы (Сг, Мо, W), иногда легкие металлы (AI и др.). Для получения компактных композиций, сочетающих свойства исходных компонентов, стремятся обеспечить в керамике прочные межфазные связи. При этом существенное значение имеют характер взаимодействия фаз на поверхности их раздела, возможность образования тонких, равномерно распределенных прослоек промежуточного состава (ограниченные твердые растворы, соединения типа шпинелей и др.). Иногда металлический компонент вводят в расплавленном состоянии (спекание с участием жидкой фазы). [c.313]

КЕРМЕТЫ керамикометаллические материалы) — гетерогенные композиции из металлов и неметаллов, сочетающие тугоплавкость, твердость и жаростойкость керамики с проводимостью, пластичностью, термостойкостью и др. свойствами металлов. В качестве неметаллич. компонентов используются различные тугоплавкие окислы, металлоподобные соединения переходных металлов (карбиды, бориды, нитриды), нек-рые силициды и др. неметаллич. вещества, отличающиеся химич. стойкостью, высокой твердостью й высокой темп-рой плавления. В качестве металлич. составляющей К. используют гл. обр. металлы ш сплапы груииы железа (Fe, i, Со) и пе-/реходныё металлы VI группы (Сг, Wo, W), иногда легкие металлы (А1 и др.). [c.272]

Быстро расширяется арсенал катализаторов, применяемых в химической технологии. Из наиболее крупных достижений в этой области достаточно назвать цеолитные катализаторы, неорганические и смешанные ор-гано-неорганические комплексные соединения (большинство их действует гомогенно в жидкой фазе), смешанные оксидные контакты типа Bi/Mo, Sb/Sn и т.д.Многообещающими представляются твердые растворы, высокотемпературные бинарные соединения и сплавы переходных металлов (карбиды, нитриды, силициды и т. д.), полупроводниковые бескислородные соединения без переходных металлов. Недалеко то время, когда исчезнут последние белые пятна на карте каталитических свойств простых тел и несложных соединений в периодической системе элементов. Большой интерес представляет совершенно новый класс органических искусственных полимерных катализаторов и носителей (катионитиые и анионитные смолы, органические полупроводники и т. д.). [c.4]

Si , В С, - твердые, химически стойкие, AI, ,+ 12HjO=4Al(OH),+3 H Карбиды переходных металлов (Ре,С, Мо С и т, д.) - твердые, электропроводные, химически стойкие. [c.306]

Из тех данных, с которыми мы познакомились при характеристике типов связи, следует, что специфика химической связи является важнейшим фактором, определяющим физико-химические свойства веществ (см. 5.10). Так, комплекс свойств металлических тел глубоко взаимосвязан с металлической связью. Многие свойства сплавов и соединений металлов d- и /-элементов (гидридов, бори-дов, карбидов, нитридов, оксидов и др.) не могут рассматриваться без учета возможной у них доли металлической связи. Сравнительно легко отличить свойства соединений с преобладанием ковалентной или ионной связи. К соединениям ковалентного типа относятся углеводороды, разнообразные другие органические вещества, СиО,, P I3, P I5 и т. п. Значительная доля ковалентной связи содержится в молекулах галогенидов, оксидах и сульфидах переходных металлов. [c.124]

Разнообразно применение, как указывалось, алмаза, а[стивных углей, карборунда Si , СаСа, карбидов переходных металлов, карбонатов (см. гл. 11 и 12), сероуглерода ( Sj), тетрахлорида (СО,), цианидов для извлечения золота из руд но методу П. Р. Багратгюна. Si используют для получения сплавов, полуироводииковых устройств (используется кремний особой чистоты). [c.301]

Периодический закон — научная основа и метод многочисленных исследований. Назовем некоторые направления (темы), которые еще ждут дальнейших исследований. Это работы но теории химической связи и электронной структуры молекул химия комплексных соединений, включая редкоземельные элементы, а также соединения, имеющие полупроводниковый характер получение гю-лупроводниковых материалов, развитие химии твердого тела, синтез твердых материалов с заданным составом, структурой и свойствами поиски новых материалов на основе твердых растворов изоморфных боридов, карбидов, нитридов и оксидов переходных металлов IV и V групп получение сплавов и катализаторов на основе переходных элементов синтез неорганических веществ, включая неорганические полимеры получение веществ высокой [c.427]

Однако это условие не может считаться достаточным для объяснения накопленных фактов. Например, металлы с sp-валентными электронами (РЬ, Sn и др.) не дают таких структур, какие характерны для переходных металлов. Затем, несмотря на то, что радиус, например, Та в объемно-центрированной кубической решетке достаточно велик по сравнению с радиусом атома С, чтобы последний мог войти в пустоты решетки тантала, углерод почти не растворяется в объемно-центрированной решетке тантала. Очевидно, устойчивость подобных веществ определяется более сложно, а не просто отношением радиусов атомов. Среди карбидов, нитридов, гидридов есть не только твердые растворы, но и химические соединения переменного состава. Например, по результатам работ Б. Ф. Ормонта и сотрудников тот же углерод с танталом образует различные химические соединения переменного состава. Одно из таких соединений имеет область гомогенности при составе, изменяющемся от ТаСо за до ТаС о,во- Решетка этой Р-фазы отлична от индивидуальных решеток углерода и тантала и представляет собой гексагональную решетку, состоящую из атомов Та, октаэдрические пустоты которой статистически заняты атомами С. Другая, так называемая -f-фаза, представляет собой химическое соединение изменяющегося состава в пределах области гомогенности от Ta o jg до ТаС. Кристаллическая решетка в этом случае состоит из атомов Та с элементарной ячейкой гранецентрированного куба, в октаэдрических пустотах которой находятся атомы С. Когда эти пустоты заполняются полностью атомами С, то решетка превращается в решетку типа Na l (ТаС). Такую же решетку имеет монокарбид титана Ti . В ней может изменяться состав в пределах области гомогенности до Ti g в-Твердость, температура плавления, термодинамические свойства, плотность, периоды решетки и другие свойства этих важнейших жаростойких материалов зависят от состава фаз и изменяются с изменением числа атомов С в решетке. [c.144]

Поскольку в присутствии катализаторов давление и температура синтеза алмаза сильно уменьшаются, высказаны гипотезы, каким образом металлы-катализато-ры облегчают перестройку одной структуры в другую. Одной из них является следующая. При высоких давлении и температуре из графита и металла-катализатора образуется металлографитовый комплекс, где атомы металла располагаются между углеродными сетками графита (этот комплекс можно представить как нестойкий карбид). Этот процесс может происходить как с твердым металлом, так и с жидким в последнем случае гораздо быстрее. Слдеует отметить, что термодинамическая устойчивость графита обусловлена главным образом делокализацией рг-электронов (с этим связана электронная проводимость графита) — остальные валентные электроны углерода (х, рх, ру) образуют устойчивую зр -гибридизированную конфигурацию. При отсутствии выигрыша энергии из-за делокализации электронов более выгодной с термодинамической точки зрения была бы тетраэдрическая 5р -гибридизированная конфигурация, т. е. конфигурация электронов в алмазе. Поэтому нарушение делокализации электронов в графите снижает его термодинамическую устойчивость. При внедрении атомов металла-комплексообразователя между углеродными слоями графита их внешние электроны (все металлы-катализаторы алмазного синтеза являются переходными металлами с недостроенными й-орбиталя-ми) взаимодействуют с делокализовакными электронами углерода, что уменьшает подвижность последних. Поэтому устойчивость структуры графита резко снижается. Высокое давление сближает плоские углеродные сетки, и становится возможным перекрывание орбиталей электронов у атомов углерода в соседних сетках (слоях). Это может привести к возникновению ковалентных связей между атомами в разных сетках, так как устой- [c.139]

Применение карбидов и нитридов основано на свойствах этих веществ, позволяющих использовать их в экстремальных условиях. Особый интерес представляют карбиды и нитриды переходных металлов, 4/- и 5/ Элементов. Большинство карбидов и нитридов по электрическим и магнитным свойствам сходны с соответствующими металлами. Некоторые нитриды (например, МЬН), карбиды МЬС, МЬзС, С и другие обладают свойствами сверхпроводимости при очень низких температурах. Из таких нитридов и карбидов изготовляют контакты, работ ющие в условиях резко переменных температур (комнатная температура — температура жидкого гелия). Существенным недостатком нитридов и карбидов, ограничивающим области их применения, является хрупкость. [c.244]

Значение теории цепных процессов для судеб химической технологии трудно переоценить. С этой теорией тесно связано развитие и таких разделов химической технологии, в основе которых лежат процессы пирогепетнческого разложения веществ, теплового взрыва, радиационной химии, взрыва конденсированных взрывчатых веществ, термического крекинга нефтей, алкилирования, карбони-лирования углеводородов, гидро- и дегидрогенизации органических соединений, процессы горения в самом широком смысле, в том числе процессы, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), продуктами которого являются карбиды, силициды, бориды и т. п. соединения переходных металлов. [c.150]

Карбиды переходных металлов, в которых, на первый взгляд, соблюдается правило формальной валетности (Ti , Hf и т. п.), относятся в действительности к фазам внедрения типа а [c.77]

В металлохимии углерода важно его взаимодействие с железом и образование металлоподобных карбидов. На диаграммах состояния углерода с переходными металлами, как правило, имеется единственный тугоплавкий монокарбид металла, как на рис. 41. Для кремния металлоиодобные силициды менее характерны и они не отличаются такими экстремальными свойствами, как металлоподобные карбиды. На диаграммах состояния для кремния с переходными металлами существует множество силицидных фаз (рис. 42). Обращает на себя внимание инконгруэнтное плавление моносилицида титана, а наиболее тугоплавким силицилом является Т1531з. Вообще кремний с переходными металлами образует много силицидов различных составов. Все они, как правило, образованы не по правилам валентности, т. е. являются истинными металлидами. Ниже приводим число силицидов, фиксируемых на диаграммах состояния кремний — переходный металл 81—2г 7, 81—N1 6, 81—Та 4, 81—Мп 4 81—Ре 4, 81—ТН 4, 81—V 3, 81—Р1 3, 81—Мо 3 и т. д. [c.212]

При введении в систему Ре—С небольших добавок других металлов (легирование) общий вид диаграммы состояния сохраняется. Однако эти добавки способствуют стабилизации одних структурных составляющих и разрушению других. Так, легирование ванадием, хромом, вольфрамом стабилизирует структуру аустенита, что придает стали повышенную твердость и износоустойчиЕость. В то же время случайные включения цементита при этом подвергаются распаду за счет образования более прочных карбидов указанных легирующих металлов. Легирование белых чугунов переходными металлами с сильно дефектной -оболочкой (Т], V, Сг) приводит к разрушению цементита и образованию прослоек чешуйчатого графита между кристаллами сплава. Следствием этого является повышение ударной прочности. Добавки хрома и никеля, расширяющие область аустенита и стабилизирующие ее структуру, обеспечивают повышенную коррозионную стойкость сталей (нержавеющие стали), поскольку в гомогенных системах процессы коррозионного разрушения протекают медленнее. [c.415]

Из других соединений нептуния с неметаллами получены сульфид Np2Sз и нитрид NpN. Непосредственным синтезом из элементов получены также фосфид МрР, карбид ЫрСг. Известен силицид NpSi2, изоморфный ТЬ512. Все эти фазы напоминают по свойствам соответствующие соединения переходных металлов. [c.443]

К числу фаз, возникновение которых определяется соотношением атомных размеров компонентов, относятся и так называемые фазы внедрения. Как и твердые растворы внедрения (см. гл. IX, 87), они образуются при взаимодействии металлов и легких неметаллов (бор, углерод, азот, кислород, водород) . Образогание ме-таллидных фаз внедрения (карбидов, нитридов и т. п.) характерно только для переходных металлов с дефектными d- и f-оболочками. При низких концентрациях неметалла наблюдается простое раство- [c.382]

Фазы внедрения находят в современной технике обширное применение благодаря их уникальным свойствам. Они обладают исключительно высокой тугоплавкостью (т.пл. Т1Н = 3200°С, т.пл. НГС = 3890°С, т.пл. ТаС = 3800°С) и жаропрочностью, а потому являются прекрасными конструкционными материалами, например в ракетной технике. Высокая твердость фаз внедрения позволяет использовать эти материалы в качестве абразивов, для изготовления быстрорежущего инструмента (сплавы типа победит ). Так, карбид вольфрама УСо,5 имеет твердость порядка 1500— 1700 кг/мм , а карбид титана Т1С — 2850—3000 кг/мм . Гидриды переходных металлов используются в качестве восстановителей, катализаторов, для создания покрытий из соответствующих металлов и получения металлов в порошкообразном состоянии (хрупкие гидриды легко растираются в порошок, а затем ари нагревании в вакууме разлагаются). Т1Н, Т1Нг, 2гНг, УНг и другие применяются в ядерной технике в качестве замедлителей нейтронов. Ряд фаз внедрения используется в качестве сверхпроводников (ЫЬС, Т1Н, МоС, NbN, А С), электродов, работающих при повышенных температурах, катализаторов (МоС5,о, УС, РеСо,5). [c.385]

Бориды переходных металлов являются фазами промежуточного характера между интерметаллическими соединениями и фазами внедрения (типичный пример фаз внедрения — карбиды). Бориды, как и многие силициды переходных металлов, имеют разнообразную п сложную структуру, что связано со способностью атомов бора (соответственно кремния) образовывать между собой валентные связи. Силициды тугоплавких металлов в отличие от карбидов, нитридов и многих боридов ие являются фaзa uI внедрения (из-за большей величины атомов кремния). [c.325]

Бориды и силициды переходных металлов обычно твердые, тугоплавкие, устойчивы против действия минеральных кислот (в ряде случаев — при нагревании). Разлагаются расплавленными щелочами. Стойкость силицидов против действия кислорода воздуха различна. Например, МоЗ 2 стоек до 1700° С и выше, Сг31 2 и — до 1400— 1700° С, а 11512 и 2г312 — только до 800—1100° С. Стойкость карбидов и нитридов ограничивается 1100—1400° С, а ШС — даже 500— 800° С. И только бориды и их сплавы в этом отношении могут быть сравнены с силицидами. [c.325]

Темно-серое с металлическим блеском вещество. Склонен присоединять кислород, образуя оксикарбиды примерного состава S 2 2O. Растворяет углерод образует твердые растворы с карбидами других металлов. Так, в [22] описано получение сплавов на основе Ti -8 . Сплавы на основе Ti отличаются высокой микротвердостью (5400 кг/мм ), значительно превышающей микротвердость карбида титана (3000 кг/мм ). Такое резкое возрастание твердости фазы на основе Ti — следствие высокой незаполненности -электронной оболочки скандия, являющегося наиболее акцепторноспособным среди переходных металлов. Эти сплавы характеризуются также высокими температурами плавления. [c.13]

Сложные фазы внедрения. Число трех- и многокомпонентных систем переходных металлов и неметаллов очень велико. Тройные систем могут быть образованы металлом и двумя неметаллами либо двумя металлами и одним неметаллом. Для тройных систем титана, циркония и гафния с неметаллами характерны непрерывные и ограниченные твердые растворы сложные соединения, как правило, не образуются. О взаимодействии в них можно судить по соответствующим квазибинарным системам Ti — Zr , TiN — ZrN, Ti — TiN и т. д. Возможность образования непрерывных твердых растворов в системах определяется рядом факторов. Для изоструктурных карбидов и нитридов вследствие близости размеров атомов углерода и азота решающее значение имеет соотношение радиусов атомов металлов. Поэтому карбиды и нитриды титана, циркония и гафния обладают полной взаимной растворимостью. Непрерывные твердые растворы образуются также с карбидами и нитридами металлов других групп периодической системы. В этом отношении они достаточно точно следуют правилу 15% Юм Розери, сформулированному первоначально только для металлов. В случае карбидов и нитридов автоматически выполняется условие совпадения типа связи. Полная растворимость наблюдается и в других системах, например TiBj —2гВг. Техническое значение таких фаз огромно, так как возможность регулирования состава позволяет получать материалы с широкой гаммой свойств. [c.237]

Все сказанное относилось к растворам замещения. Обычно карбиды, бориды, нитриды и гидриды имеют металлический характер, если образуются переходными металлами. Структура этих соединений в значительной степени определяется геометрическим фактором. Согласно правилу Хэгга, если отношение радиуса атома неметалла к радиусу атома металла меньше 0,59, то атомы металла образуют простую решетку (обычно гранецептрированный куб или плотную гексагональную, а в некоторых случаях объемноцентрирсзанную кубическую или простую гексаго- [c.651]

Все перечисленные свойства и термодинамические характеристики (АН, АО и 5) зависят от состава фаз, поэтому при их описании надо точно указывать результаты химического и фазового анализа. Бориды переходных металлов являются фазами промежуточного характера между интерметаллическимн соединениями и фазами, внедрения (типичный пример фаз внедрения — карбиды).. Бориды, как и многие силициды переходных металлов,, имеют разнообразную и сложную структуру, что связано со способностью атомов бора (соответственно кремния) образовывать между собой валентные связи. Сплициды тугоплавких металлов в отличие от карбидов, нитридов-н многих боридов не являются фазами внедрения (из-за большей величины атомов кремния). [c.403]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология