O Carboneto de silício É um sólido covalente composto de carbono e silício. É de grande dureza com um valor de 9,0 a 10 na escala de Mohs, e sua fórmula química é SiC, o que pode sugerir que o carbono está ligado ao silício por uma ligação tripla covalente, com uma carga positiva (+) em Si e um carga negativa (-) no carbono (+Sim≡C-).
Na verdade, as ligações neste composto são totalmente diferentes. Foi descoberto em 1824 pelo químico sueco Jön Jacob Berzelius, enquanto tentava sintetizar diamantes. Em 1893, o cientista francês Henry Moissani descobriu um mineral cuja composição continha carboneto de silício.
Esta descoberta foi feita durante o exame de amostras de rocha da cratera de um meteorito em Devil's Canyon, EUA. Ele chamou esse mineral de moissanita. Por outro lado, Edward Goodrich Acheson (1894) criou um método para sintetizar carboneto de silício, reagindo areia ou quartzo de alta pureza com coque de petróleo..
Goodrich chamou o produto obtido de carborundum (ou carborundium) e fundou uma empresa para produzir abrasivos.
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A imagem acima ilustra a estrutura cúbica e cristalina do carboneto de silício. Este arranjo é o mesmo do diamante, apesar das diferenças nos raios atômicos entre C e Si..
Todas as ligações são fortemente covalentes e direcionais, ao contrário de sólidos iônicos e suas interações eletrostáticas.
SiC forma tetraedros moleculares; ou seja, todos os átomos estão ligados a quatro outros. Essas unidades tetraédricas são unidas por ligações covalentes, adotando estruturas cristalinas em camadas..
Além disso, essas camadas têm seus próprios arranjos de cristal, que são de três tipos: A, B e C.
Ou seja, uma camada A é diferente de B e esta última de C. Assim, o cristal de SiC consiste no empilhamento de uma sequência de camadas, ocorrendo o fenômeno conhecido como politipismo..
Por exemplo, o politipo cúbico (semelhante ao do diamante) consiste em uma pilha de camadas ABC e, portanto, tem uma estrutura cristalina 3C..
Outras pilhas dessas camadas também geram outras estruturas, entre esses politipos romboédrico e hexagonal. Na verdade, as estruturas cristalinas do SiC acabam sendo uma "desordem cristalina".
A estrutura hexagonal mais simples do SiC, a 2H (imagem superior), é formada a partir do empilhamento das camadas com a sequência ABABA ... A cada duas camadas a sequência se repete, e é daí que vem o número 2.
40,11 g / mol
Isso varia com o método de obtenção e os materiais usados. Podem ser: cristais amarelos, verdes, azuis escuros ou iridescentes.
3,16 g / cm3
2830 ºC.
2,55.
Há polimorfismo: cristais hexagonais αSiC e cristais cúbicos βSiC.
9 a 10 na escala de Mohs.
É resistente à ação de ácidos e álcalis fortes. Além disso, o carboneto de silício é quimicamente inerte..
- Alta condutividade térmica.
- Suporta altas temperaturas.
- Alta condutividade térmica.
- Baixo coeficiente de expansão térmica linear, portanto, resiste a altas temperaturas com baixa expansão.
- Resistente a choque térmico.
- Alta resistência à compressão.
- Resistente à abrasão e corrosão.
- É um material leve de grande resistência e resistência.
- Mantém sua resistência elástica em altas temperaturas.
É um semicondutor que pode cumprir suas funções em altas temperaturas e tensões extremas, com pouca dissipação de sua potência para o campo elétrico..
- O carboneto de silício é um semicondutor capaz de suportar altas temperaturas, gradientes de alta tensão ou campo elétrico 8 vezes mais do que o silício pode suportar. Por este motivo, é útil na construção de diodos, transitores, supressores e dispositivos de micro-ondas de alta energia..
- Diodos emissores de luz (LEDs) e detectores para os primeiros rádios (1907) foram feitos com o composto. Atualmente, o carboneto de silício foi substituído na fabricação de lâmpadas LED por nitreto de gálio, que emite luz 10 a 100 vezes mais brilhante.
- Em sistemas elétricos, o carboneto de silício é usado como um pára-raios em sistemas de energia elétrica, uma vez que podem regular sua resistência regulando a voltagem através dele..
- Em um processo conhecido como sinterização, as partículas de carboneto de silício - assim como as das companheiras - são aquecidas a uma temperatura inferior à temperatura de fusão dessa mistura. Assim, aumenta a resistência e resistência do objeto cerâmico, por meio da formação de fortes ligações entre as partículas..
- As cerâmicas estruturais de carboneto de silício têm uma vasta gama de aplicações. Eles são usados em freios a disco e embreagens de veículos motorizados, em filtros de partículas de diesel e como aditivos em óleos para reduzir o atrito.
- Os usos de cerâmicas estruturais de carboneto de silício se espalharam em peças expostas a altas temperaturas. Por exemplo, é o caso da garganta dos injetores de foguetes e dos rolos dos fornos..
- A combinação de alta condutividade térmica, tenacidade e estabilidade em alta temperatura torna os componentes para tubos trocadores de calor fabricados em carboneto de silício..
- A cerâmica estrutural é usada em injetores de jato de areia, vedações de bombas automotivas de água, rolamentos e matrizes de extrusão. É também o material para cadinhos, usado na fundição de metais..
- Faz parte dos elementos de aquecimento utilizados na fundição de vidro e metais não ferrosos, bem como no tratamento térmico de metais.
- Pode ser usado na medição de temperatura de gases. Em uma técnica conhecida como pirometria, um filamento de carboneto de silício é aquecido e emite radiação que se correlaciona com a temperatura na faixa de 800-2500 ºK..
- É usado em usinas nucleares para evitar o vazamento de material produzido por fissão.
- Na produção de aço é utilizado como combustível.
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