Карбид хрома(II)

Карбид хрома(II)
Общие
Систематическое наименование	карбид хрома(II)
Химическая формула	Cr3C2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Молярная масса	180,009 г/моль
Плотность	6,68 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	1895 °C
Температура кипения	3800 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	98 Дж/(моль·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	19,1 Вт/(м·K)
Классификация
Рег. номер CAS	12012-35-0
Рег. номер PubChem	3650773
Рег. номер EINECS	234-576-1

Карбид хрома(II) — химическое соединение металла хрома и углерода с формулой Cr₃C₂. Представляет собой упорядоченную фазу с очень узкой областью гомогенности. Содержание углерода в карбиде хрома составляет 13,34% по массе.

Получение

Карбид хрома можно получить одним из следующих способов^[1].

• Непосредственным насыщением хрома углеродом:

$\mathsf{3Cr +2C \ \xrightarrow\ Cr_3C_2 }$

Порошкообразный углерод может быть заменен на углеродосодержишие газы (например метан), в этом случае реакция имеет следующий вид :

$\mathsf{Cr +H_2+CH_4 \ \xrightarrow{600-800^oC }\ Cr_3C_2 +H_2+(CH) }$

где символом (СН) обозначены продукты разложения углеводородов

• Восстановлением оксида хрома углеродом с последующим образованием карбида:

В основе процесса лежит реакция:

$\mathsf{3Cr_2O_3 +13C \ \xrightarrow\ 2Cr_3C_2 +9CO }$

Образование карбида Cr₃C₂ начинается при температуре 1150–1200 °C через образование низших карбидов хрома (Cr₂₃C₆, Cr₇C₃). Повышение температуры до 1500–1600 °C приводит к образованию однофазного карбида Cr₃C₂ с незначительным содержанием свободного углерода. Обычно процесс получения карбида ведут в среде водорода.

Физические свойства

Карбид хрома представляет собой порошок серого цвета. Имеет ромбическую решетку, в которой каждый из 8 атомов углерода расположен в центре трехгранной призмы, в углах которой находятся атомы хрома. Пространственная группа Pnma, периоды решетки а = 0,5532 нм, b = 0,2829 нм, c = 1,1471 нм.Плавление карбида хрома происходит инконгруэнтно по перитектической реакции^[2].

• Удельное электрическое сопротивление 75 мкОм∙см
• Коэффициент линейного теплового расширения 11,7∙10^-6 1/K (20–1100 °C)
• Микротвёрдость карбида хрома равна 10,4–20,2 ГПа, что связано с анизотропией кристаллической решетки
• Модуль упругости 372 ГПа^[3]

Химические свойства

Карбид хрома является стойким соединением по отношению к действию всех минеральных кислот. При действии расплавленной селитры и перекиси натрия окисляется. Кипящая концентрированная хлорная кислота разлагает карбид хрома с выделением ацетилена.

Среди карбидов переходных металлов IV, V, VI групп, карбид хрома является самым стойким при высокотемпературном окислении. Так, окисление карбида хрома в виде порошка начинается при температуре около 700 °C, а в виде компактных образцов окисляется при температуре выше 1000–1100 °C^[1].

Применение

Карбид хрома может входить в состав различных керметов и покрытий, работающих в условиях износа, повышенных температур и в агрессивных средах^[4]. Является основным компонентом безвольфрамовых твёрдых сплавов марки КХН (карбид хрома – никель). Близость коэффициента термического расширения Cr₃C₂ к КТР стали позволяет наносить карбидохромовые покрытия, в которых отсутствуют значительные остаточные напряжения.

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Косолапова Т. Я. Карбиды. — Металлургия, 1968. — С. 300.
2. ↑ Самсонов Г. В. Физическое материаловедение карбидов. — Наукова думка, 1974. — С. 454.
3. ↑ Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). — Металлургия, 1976. — С. 560.
4. ↑ V. Singh, R. Diaz, K. Balani, A. Agarwal, S. Seal. Chromium carbide-CNT nanocomposites with enhanced mechanical properties // Acta Materialia, 2009. Vol.57. Р.335-344.

Соединения хрома

Бихромат аммония ((NH₄)₂Cr₂O₇) • Борид хрома (CrB) • Бромид хрома(II) (CrBr₂) • Бромид хрома(III) (CrBr₃) • Гексагидроксохромат (III) натрия (Na₃[Сr(OH)₆]) • Гексакарбонил хрома (Cr(CO)₆) • Гидроксид хрома (III) (Cr(OH)₃) • Гидроксид хрома(II) (Cr(OH)₂) • Двухромовая кислота (H₂Cr₂O₇) • Диоксид-дихлорид хрома (CrO₂Cl₂) • Дихромат калия (K₂Cr₂O₇) • Дихромат лития (Li₂Cr₂O₇) • Дихромат натрия (Na₂Cr₂O₇) • Дихромат рубидия (Rb₂Cr₂O₇) • Дихромат цезия (Cs₂Cr₂O₇) • Зелень Гинье (Cr₂O₃•nH₂O) • Иодид хрома(II) (CrI₂) • Иодид хрома(III) (CrI₃) • Карбид хрома(II) (Cr₃C₂) • Нитрат хрома (Cr(NO₃)₃) • Нитрид хрома (CrN) • Оксид хрома(II) (CrO) • Оксид хрома(III) (Cr₂O₃) • Оксид хрома(IV) (CrO₂) • Оксид хрома(VI) (CrO₃) • Оксифторид хрома(III) (CrOF) • Ортофосфат хрома(III) (CrPO₄) • Пероксид хрома(VI) (CrO₅) • Сульфат хрома(II) (CrSO₄) • Сульфат хрома(III) (Cr₂(SO₄)₃) • Сульфид хрома(II) (CrS) • Сульфид хрома(III) (Cr₂S₃) • Сульфат хрома(III)-калия (KCr(SO₄)₂) Фосфат хрома (CrPO₄) • Фосфид хрома (CrP) • Фторид хрома(II) (CrF₂) • Фторид хрома(III) (CrF₃) • Фторид хрома(IV) (CrF₄) • Фторид хрома(V) (CrF₅) • Фтористый хромил (CrO₂F₂) • Хлорид гексаамминхрома(III) ([Сr(NH₃)₆]Cl₃) • Хлорид хрома(II) (CrCl₂) • Хлорид хрома(III) (CrCl₃) • Хлорид хрома(IV) (CrCl₄) • Хлористый хромил (CrO₂Cl₂) • Хромат аммония ((NH₄)₂CrO₄) • Хромат калия (K₂CrO₄) • Хромат лития (Li₂CrO₄) • Хромат натрия (Na₂CrO₄) • Хромат рубидия (Rb₂CrO₄) • Хромат серебра (Ag₂CrO₄) • Хромат цезия (Cs₂CrO₄) • Хромит железа(II) (Fe(CrO₂)₂) • Хромит калия (KCrO₂) • Хромовая кислота (H₂CrO₄) •