Carbure d'aluminium - Aluminium carbide
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| Des noms | |
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Nom IUPAC préféré
Carbure d'aluminium |
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| Autres noms
Carbure d'aluminium
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| Carte d'information de l'ECHA |
100.013.706 
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| Numéro CE | |
| Engrener | Aluminium+carbure |
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CID PubChem
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| Numéro ONU | ONU 1394 |
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
| Al 4 C 3 | |
| Masse molaire | 143,95853 g/mol |
| Apparence | cristaux hexagonaux incolores (quand purs) |
| Odeur | inodore |
| Densité | 2,93 g / cm 3 |
| Point de fusion | 2 200 °C (3 990 °F; 2 470 K) |
| Point d'ébullition | se décompose à 1400 °C |
| réagit pour produire du gaz naturel | |
| Structure | |
| Rhomboédrique , hR21 , groupe d'espace R 3 m, n° 166. a = 0,3335 nm, b = 0,3335 nm, c = 0,85422 nm, = 78,743 °, = 78,743 °, = 60 ° | |
| Thermochimie | |
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Capacité calorifique ( C )
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116,8 J/molK |
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Entropie molaire standard ( S |
88,95 J/mol K |
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Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
-209 kJ/mol |
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Énergie libre de Gibbs (Δ f G ˚)
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-196 kJ/mol |
| Dangers | |
| Pictogrammes SGH |
 
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| Mention d'avertissement SGH | Avertissement |
| H261 , H315 , H319 , H335 | |
| P231 + 232 , P261 , P264 , P271 , P280 , P302 + 352 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P370 + 378 , P402 + 404 , P403 + 233 , P405 , P501 | |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
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| Références de l'infobox | |
Le carbure d'aluminium , de formule chimique Al 4 C 3 , est un carbure d' aluminium . Il a l'apparence de cristaux jaune pâle à bruns. Il est stable jusqu'à 1400 °C. Il se décompose dans l'eau avec production de méthane.
Structure
Le carbure d'aluminium a une structure cristalline inhabituelle qui consiste en une alternance de couches d'Al 2 C et d'Al 2 C 2 . Chaque atome d'aluminium est coordonné à 4 atomes de carbone pour donner un arrangement tétraédrique. Les atomes de carbone existent dans 2 environnements de liaison différents ; l'un est un octaèdre déformé de 6 atomes d'Al à une distance de 217 pm . L'autre est une structure bipyramidale trigonale déformée de 4 atomes d'Al à 190-194 pm et un cinquième atome d'Al à 221 pm. D'autres carbures ( nomenclature IUPAC : méthides ) présentent également des structures complexes.
Réactions
Le carbure d'aluminium s'hydrolyse avec dégagement de méthane . La réaction se déroule à température ambiante mais est rapidement accélérée par chauffage.
- Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4
Des réactions similaires se produisent avec d'autres réactifs protiques :
- Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4
Le pressage isostatique à chaud réactif (hipping) à ≈40 MPa des mélanges appropriés de Ti, graphite Al 4 C 3 , pendant 15 heures à 1300 °C donne principalement des échantillons monophasiques de Ti 2 AlC 0,5 N 0,5 , 30 heures à 1300 ° C donne principalement des échantillons monophasiques de Ti 2 AlC ( Titane Aluminium Carbide ).
Préparation
Le carbure d'aluminium est préparé par réaction directe d'aluminium et de carbone dans un four à arc électrique .
- 4 Al + 3 C → Al 4 C 3
Une réaction alternative commence avec l'alumine, mais elle est moins favorable en raison de la génération de monoxyde de carbone .
- 2 Al 2 O 3 + 9 C → Al 4 C 3 + 6 CO
Le carbure de silicium réagit également avec l'aluminium pour donner du Al 4 C 3 . Cette conversion limite les applications mécaniques du SiC, car Al 4 C 3 est plus fragile que le SiC.
- 4 Al + 3 SiC → Al 4 C 3 + 3 Si
Dans les composites à matrice d'aluminium renforcés de carbure de silicium, les réactions chimiques entre le carbure de silicium et l'aluminium fondu génèrent une couche de carbure d'aluminium sur les particules de carbure de silicium, ce qui diminue la résistance du matériau, bien qu'elle augmente la mouillabilité des particules de SiC. Cette tendance peut être diminuée en revêtant les particules de carbure de silicium avec un oxyde ou un nitrure approprié, une préoxydation des particules pour former un revêtement de silice , ou en utilisant une couche de métal sacrificiel .
Un matériau composite aluminium-carbure d'aluminium peut être réalisé par mécano-alliage, en mélangeant de la poudre d'aluminium avec des particules de graphite .
Occurrence
De petites quantités de carbure d'aluminium sont une impureté courante du carbure de calcium technique . Dans la fabrication électrolytique de l'aluminium, le carbure d'aluminium se forme comme produit de corrosion des électrodes en graphite.
Dans des composites à matrice métallique à base de matrice d'aluminium renforcés avec des carbures non métalliques ( carbure de silicium , le carbure de bore , etc.) ou des fibres de carbone , le carbure d'aluminium souvent des formes en tant que produit non désiré. Dans le cas de la fibre de carbone, elle réagit avec la matrice en aluminium à des températures supérieures à 500 °C ; un meilleur mouillage de la fibre et une inhibition de la réaction chimique peuvent être obtenus en la revêtant par exemple de borure de titane .
Applications
Les particules de carbure d'aluminium finement dispersées dans la matrice d'aluminium réduisent la tendance du matériau au fluage , en particulier en combinaison avec des particules de carbure de silicium .
Le carbure d'aluminium peut être utilisé comme abrasif dans les outils de coupe à grande vitesse . Il a approximativement la même dureté que la topaze .