Карбид алюминия

Карбид алюминия
Общие
Химическая формула	Al4C3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	светло жёлто-коричневые кристаллы без запаха
Молярная масса	143,96 г/моль
Плотность	2,36; 2,99 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	2100 °C
Температура кипения	(разлагается) 2200 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	116,8 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	−209 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует г/100 мл
Структура
Кристаллическая структура	ромбоэдрическая, hR21
Классификация
Рег. номер CAS	1299-86-1
Рег. номер PubChem	16685054

Карби́д алюми́ния (алюмокарби́д) — бинарное неорганическое соединение алюминия с углеродом. Химическая формула — $~\mathsf{Al_4C_3}$.
Устойчиво до 1400 °C.

Получение

Карбид алюминия получается прямой реакцией алюминия с углеродом в дуговой печи^[1]:

$~\mathsf{4Al+3C \longrightarrow Al_4C_3}$

Небольшое количество карбида алюминия является нормой в примеси технического карбида кальция. В электролитическом производстве алюминия данное соединение получается как продукт коррозии в графитовых электродах.

Получается при реакции углерода с оксидом алюминия:

$~\mathsf{2Al_2O_3+9C \ \xrightarrow{1800^\circ C} \ Al_4C_3+6CO}$

Химические свойства

При реакции с водой или разбавленными кислотами карбид алюминия образует метан:

$~\mathsf{Al_4C_3+12H_2O\longrightarrow 4Al(OH)_3\downarrow + \ 3CH_4\uparrow}$

$~\mathsf{6H_2SO_4+Al_4C_3 \longrightarrow 2Al_2(SO_4)_3+3CH_4}$

Реагирует с водородом:

$~\mathsf{Al_4C_3+6H_2 \ \xrightarrow{2200^\circ C} \ 4Al+3CH_4}$

с кислородом:

$~\mathsf{Al_4C_3+6O_2 \ \xrightarrow{650-700^\circ C} \ 2Al_2O_3+3CO_2}$

Реагирует с концентрированным гидроксидом натрия и водой, образуя комплексную соль — тетрагидроксоалюминат натрия и метан:

$~\mathsf{Al_4C_3+4NaOH+12H_2O \longrightarrow 4Na[Al(OH)_4]+3CH_4\uparrow}$

Физические свойства

• Показатель преломления (для D-линии натрия): 2,7 (20 °C)
• Стандартная энергия Гиббса образования (298 К, кДж/моль): −196
• Стандартная энтропия образования (298 К, Дж/моль·K): 88,95

Применение

Карбид алюминия иногда используется в пиротехнике, для достижения эффекта искр. Можно использовать в качестве абразива в режущих инструментах^[2]. Имеет приблизительно такую же твердость как топаз^[3]. Используется в качестве химического реагента для определения содержания трития в воде^{[источник не указан 328 дней]}.

Примечания

1. ↑ Earnshaw, A. & Greenwood, N. Chemistry of the Elements, Второе издание. (Butterworth-Heinemann: 1997), стр. 297.
2. ↑ U.S. Patent 6 033 789
3. ↑ E. Pietsch, ed.: «Gmelins Hanbuch der anorganischen Chemie: Aluminium, Teil A», Verlag Chemie, Berlin, 1934—1935.